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.
Universo das descobertas - Ciências – 9o ano – José Trivellato Júnior, Marcelo Tadeu Motokane, Júlio Cezar Foschini Lisboa e Carlos Aparecido Kantor
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São Paulo • 1a edição • 2022
ISBN 978-65-89964-69-8
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
Angélica Ilacqua CRB-8/7057
C511 Ciências : Universo das descobertas : Ciências: Manual do professor 9º ano / José Trivellato Júnior. –– São Paulo
: Universo da Literatura – UDL Educação, 2022.
28 8 p. (Universo das descobertas ; 9)
Outros autores: Marcelo Tadeu Motokane, Júlio Cezar
Foschini Lisboa e Carlos Aparecido Kantor
ISBN 978-65-89964-69-8
1. Ciências (Ensino fundamental) I. Trivellato Júnior, José 22-5014
CDD 372.35
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.
Orientações gerais V
1. Pressupostos teórico-metodológicos da coleção V
2. A etapa do Ensino Fundamental VII
3. Educação para uma formação humana integral VIII
3.1 Culturas juvenis e processos identitários IX
3.2 O ensino de Ciências da Natureza e a cidadania X
4. A Base Nacional Comum Curricular (BNCC) e a área de Ciências da Natureza XI
5. O ensino de Ciências da Natureza XIII
5.1 O conhecimento científico XIII
5.2 Letramento científico XIV
6. A didática das Ciências da Natureza XVI
6.1 As Tecnologias Digitais da Informação e Comunicação (TDIC) XVII
7. A prática docente XVIII
8. A interdisciplinaridade e a integração das áreas do conhecimento
9. A avaliação no processo de ensino e aprendizagem
9.1 A avaliação formativa
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.
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
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.
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.
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.)
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
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 n o 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).
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.
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
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
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.
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:
Verbo: explicita o processo cognitivo envolvido na habilidade.
Complemento do verbo: explicita o objeto do conhecimento mobilizado na habilidade.
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
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
(EF 07 C1 02) Diferenciar temperatura, calor e sensação térmica
nas diferentes situações de equilíbrio termodinâmico cotidianas.
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.
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.
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
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).
caracteriza-se por
corpo de conhecimentos
tomada de consciência avanços da ciência atividade científica
que determinam
formas de pensar e atuar
que se manifestam como que deve implicar em relação à
metodologia de investigação
mudança de atitude
desenvolvimento sustentável conservação do meio hábitos saudáveis
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.
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.
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. [...]
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)
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,
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.
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
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.
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.
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
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.
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
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.
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.
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
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.
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”.
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.
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.
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.
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.
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.
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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).
Pessoal
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Diferentes Segmentos do Mapa
Estrutura
Cognitiva
Unidades de Pensamento Cruzamento das Ligações Inter-relações
Especialistas
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.
O 9.º ano marca o término do Ensino Fundamental e a preparação dos estudantes para a etapa do Ensino Médio. Neste volume, eles serão apresentados aos conhecimentos de genética, atomística, óptica, entre outros.
Nos capítulos 1 e 2, os estudantes são levados a perceber o significado e a importância da criação de modelos para a ciência, que possibilitam a interpretação de propriedades e transformações da matéria no nível microscópico. Com esse propósito, os capítulos apresentam a evolução histórica das ideias sobre o átomo e sua estrutura, relacionando-as com a evolução das ideias sobre elemento químico. Esse estudo permite a interpretação da união de átomos (ligação química) e das leis ponderais das transformações químicas.
No Capítulo 3, é desenvolvido o estudo dos fenômenos relacionados à luz buscando apresentar aos estudantes os principais processos de geração e propagação, bem como a compreensão da sua natureza eletromagnética. Em seguida, as demais radiações que compõem o espectro eletromagnético são estudadas, e classificadas de acordo com suas frequências e suas aplicações, como na comunicação, na Medicina e no funcionamento de equipamentos.
O capítulo 4 é dedicado à hereditariedade, destacando os estudos realizados por Mendel no século XIX. A redescoberta do trabalho de Mendel no início do século XX impulsionou o desenvolvimento de uma nova área na Biologia: a Genética. A produção do modelo do DNA e a compreensão de sua estrutura molecular permitiu o desenvolvimento da Biologia Molecular, que trouxe muitos benefícios para a sociedade, como novos tratamentos médicos, na produtividade agrícola e na identificação do genoma do ser humano.
No Capítulo 5 os estudantes compreenderão conceitos importantes que fundamentam os processos evolutivos. Para isso, é importante que eles entendam que as ideias evolutivas se desenvolveram ao longo do tempo e que são resultado das permanentes discussões que a ciência promove. Os fósseis tem papel fundamental para entender que há evidências do processo evolutivo. Para ampliar o conhecimento dos estudantes sobre o assunto, os conceitos e processos evolutivos são exemplificados utilizando as características adaptativas de mamíferos e aves.
O objetivo do estudo do Capítulo 6 é discutir a importância das Unidades de Conservação para a preservação
e recuperação da biodiversidade brasileira. Neste capítulo, os estudantes aprenderão as definições das Unidades de Conservação brasileiras e entenderão que muitas delas trazem soluções sustentáveis para a biodiversidade. Os estudantes poderão compreender que o há diversos modelos de preservação e de consumo que podem contribuir para a resolução de vários problemas ambientais.
Os corpos que compõem o Sistema Solar, o ciclo de vida e características das estrelas, a estrutura do Universo, as discussões sobre as viagens espaciais e as condições para a existência de vida humana fora da Terra são abordados nos capítulos 7 e 8. No Capítulo 7, os estudantes aprendem sobre a estrutura do Sistema Solar e as características dos objetos que o constituem e que permitem classificá-los em diferentes categorias (planetas jovianos, planetas telúricos, planetas-anões etc.). Nele também são estudados o movimento de astros como o Sol, a Terra e a Lua e sua relação com a criação de diferentes padrões de medida do tempo por diversas culturas. No Capítulo 8, os estudantes compreenderão os ciclos evolutivos de estrelas de diferentes dimensões e das fases que os compõem, bem como a importância da energia e da luminosidade vinda do Sol para a existência de vida em nosso planeta. As viagens espaciais e a possibilidade de vida humana fora da Terra também são discutidas. Além disso, aspectos culturais relacionados aos conhecimentos astronômicos são apresentados aos estudantes, para que compreendam as diferentes visões do que distintas civilizações têm do céu.
Todo o volume é composto de textos, atividades e outros recursos baseados na promoção do letramento científico dos estudantes. Além de promover a compreensão de conceitos, leis e teorias, os conteúdos do volume focam na apresentação de cientistas de diferentes épocas e nos fatos históricos para que eles entendam como ocorre a construção dos conhecimentos científicos. Buscamos fomentar também o reconhecimento e a valorização da inventividade, da criatividade e da inovação como fundamentais para a realização de novas descobertas e a criação de novos aparelhos e aparatos tecnológicos, possibilitados pelo desenvolvimento do conhecimento científico. Incentivamos ainda os estudantes a se engajar em práticas características das Ciências da Natureza como forma de construir conhecimentos e apropriar-se de procedimentos inerentes à metodologia científica.
A seguir, elencamos as competências gerais da Educação Básica e as competências específicas de Ciências da Natureza que são trabalhadas ao longo deste volume.
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.
3. Valorizar e fruir as diversas manifestações artísticas e culturais, das locais às mundiais, e também participar de práticas diversificadas da produção artístico-cultural.
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.
6. Valorizar a diversidade de saberes e vivências culturais e apropriar-se de conhecimentos e experiências que lhe possibilitem entender as relações próprias do mundo do trabalho e fazer escolhas alinhadas ao exercício da cidadania e ao seu projeto de vida, com liberdade, autonomia, consciência crítica e responsabilidade.
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.
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.
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
(EF09CI01) Investigar as mudanças de estado físico da matéria e explicar essas transformações com base no modelo de constituição submicroscópica.
(EF09CI02) Comparar quantidades de reagentes e produtos envolvidos em transformações químicas, estabelecendo a proporção entre as suas massas.
(EF09CI03) Identificar modelos que descrevem a estrutura da matéria (constituição do átomo e composição de moléculas simples) e reconhecer sua evolução histórica.
(EF09CI04) Planejar e executar experimentos que evidenciem que todas as cores de luz podem ser formadas pela composição das três cores primárias da luz e que a cor de um objeto está relacionada também à cor da luz que o ilumina.
(EF09CI05) Investigar os principais mecanismos envolvidos na transmissão e recepção de imagem e som que revolucionaram os sistemas de comunicação humana.
(EF09CI06) Classificar as radiações eletromagnéticas por suas frequências, fontes e aplicações, discutindo e avaliando as implicações de seu uso em controle remoto, telefone celular, raio X, forno de micro-ondas, fotocélulas etc.
(EF09CI07) Discutir o papel do avanço tecnológico na aplicação das radiações na medicina diagnóstica (raio X, ultrassom, ressonância nuclear magnética) e no tratamento de doenças (radioterapia, cirurgia ótica a laser, infravermelho, ultravioleta etc.).
(EF09CI08) Associar os gametas à transmissão das características hereditárias, estabelecendo relações entre ancestrais e descendentes.
(EF09CI09) Discutir as ideias de Mendel sobre hereditariedade (fatores hereditários, segregação, gametas, fecundação), considerando-as para resolver problemas envolvendo a transmissão de características hereditárias em diferentes organismos.
(EF09CI10) Comparar as ideias evolucionistas de Lamarck e Darwin apresentadas em textos científicos e históricos, identificando semelhanças e diferenças entre essas ideias e sua importância para explicar a diversidade biológica.
(EF09CI11) Discutir a evolução e a diversidade das espécies com base na atuação da seleção natural sobre as variantes de uma mesma espécie, resultantes de processo reprodutivo.
(EF09CI12) Justificar a importância das unidades de conservação para a preservação da biodiversidade e do patrimônio nacional, considerando os diferentes tipos de unidades (parques, reservas e florestas nacionais), as populações humanas e as atividades a eles relacionados.
(EF09CI13) Propor iniciativas individuais e coletivas para a solução de problemas ambientais da cidade ou da comunidade, com base na análise de ações de consumo consciente e de sustentabilidade bemsucedidas.
(EF09CI14) Descrever a composição e a estrutura do Sistema Solar (Sol, planetas rochosos, planetas gigantes gasosos e corpos menores), assim como a localização do Sistema Solar na nossa Galáxia (a Via Láctea) e dela no Universo (apenas uma galáxia dentre bilhões).
(EF09CI15) Relacionar diferentes leituras do céu e explicações sobre a origem da Terra, do Sol ou do Sistema Solar às necessidades de distintas culturas (agricultura, caça, mito, orientação espacial e temporal etc.).
(EF09CI16) Selecionar argumentos sobre a viabilidade da sobrevivência humana fora da Terra, com base nas condições necessárias à vida, nas características dos planetas e nas distâncias e nos tempos envolvidos em viagens interplanetárias e interestelares.
(EF09CI17) Analisar o ciclo evolutivo do Sol (nascimento, vida e morte) baseado no conhecimento das etapas de evolução de estrelas de diferentes dimensões e os efeitos desse processo no nosso planeta.
A seguir, elencamos os Temas Contemporâneos Transversais que são trabalhados ao longo deste volume.
TEMAS CONTEMPORÂNEOS TRANSVERSAIS
Ciência e Tecnologia
Saúde
Meio Ambiente – Educação Ambiental e Educação para o Consumo
Economia – Trabalho
Vida Familiar e Social
Multiculturalismo – Diversidade Cultural e Educação para Valorização do Multiculturalismo nas Matrizes
Históricas e Culturais Brasileiras
POSSIBILIDADES DE INTERDISCIPLINARIDADE
Nesta seção, apresentamos uma proposta de projeto interdisciplinar, de forma a articular o desenvolvimento de habilidades de diferentes componentes curriculares por meio de um tema comum que será trabalhado de forma transversal pelos docentes de cada campo do conhecimento.
Com base nos Temas Contemporâneos Transversais elencados anteriormente, registramos propostas de construção de aulas em conjunto com professores de outras áreas de conhecimento. Para a proposta a seguir, focaremos no Tema Contemporâneo Transversal Diversidade Cultural. No quadro abaixo, mostramos as áreas do conhecimento, componentes curriculares, objetos do conhecimento e habilidades que serão trabalhados e desenvolvidos nesta proposta interdisciplinar, cujo tema central é o estudo da constelação do Cruzeiro do Sul e seus significados para diferentes povos e culturas.
ÁREAS DO CONHECIMENTO COMPONENTE CURRICULAR OBJETOS DO CONHECIMENTO HABILIDADES
Ciências da Natureza CiênciasAstronomia e cultura
(EF09CI15) Relacionar diferentes leituras do céu e explicações sobre a origem da Terra, do Sol ou do Sistema Solar às necessidades de distintas culturas (agricultura, caça, mito, orientação espacial e temporal etc.).
Ciências Humanas GeografiaIntercâmbios históricos e culturais entre Europa, Ásia e Oceania
(EF09GE09) Analisar características de países e grupos de países europeus, asiáticos e da Oceania em seus aspectos populacionais, urbanos, políticos e econômicos, e discutir suas desigualdades sociais e econômicas e pressões sobre seus ambientes físico-naturais.
O foco deste projeto interdisciplinar é o estudo das características demográficas, culturais e da biodiversidade do Brasil, Austrália, Nova Zelândia, Ilhas Christmas, Samoa e Papua-Nova Guiné, cujo ponto de partida é a bandeira desses países, que têm em comum a Constelação do Cruzeiro do Sul. O professor de Ciências poderá trabalhar o uso da Constelação do Cruzeiro do Sul como orientação espacial e para previsão de chegada de temporada de chuvas e secas. Isso é feito por etnias brasileiras e, muito provavelmente, por etnias dos países citados.
É importante que sejam discutidas com os estudantes as diferentes leituras do céu e as explicações que os povos antigos elaboravam para os fenômenos astronômicos que observavam. Os países em estudo estão no Hemisfério Sul e o professor de Geografia pode trabalhar com a localização deles, com gráficos que envolvam a demografia, pirâmides etárias e outras representações sobre aspectos a economia e os indicadores sociais destes países. Os professores e os estudantes podem usar o projeto para organizar uma mostra cultural, expondo o que aprenderam sobre os países estudados com o enfoque da Geografia e com o da Astronomia. A mostra cultural pode contar também com fotografias de paisagens de seus biomas, de animais e de plantas representativos da biodiversidade desses locais.
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 permitem 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 como essencial para a resolução de problemas e para o desenvolvimento da Ciência;
• apropriar-se dos processos de construção do conhecimento científico;
• estimular o gosto pela leitura e o interesse por outras obras de divulgação dos conhecimentos científicos;
• comunicar dados de pesquisas ou resultados de atividades experimentais com clareza e confiança;
• compartilhar pontos de vista em debates que tratam de temas científicos de relevância social e econômica;
• utilizar recursos digitais na produção de atividades em grupo propostas nas aulas de Ciências.
UNIDADE 1 – MATÉRIA E ENERGIA CAPÍTULO 1 – CONSTITUIÇÃO DA MATÉRIA
Objetos do conhecimento Habilidades Objetivos do capítulo
Estrutura da matéria(EF09CI03) Identificar modelos que descrevem a estrutura da matéria (constituição do átomo e composição de moléculas simples) e reconhecer sua evolução histórica.
Diferenciar, do ponto de vista fenomenológico, os conceitos de mistura de substâncias químicas, substância química simples, substância química composta e elemento químico.
Propor modelos para interpretar fenômenos.
Identificar ideias relacionadas à constituição da matéria, originadas na Grécia Antiga.
Compreender como ocorreu a evolução das ideias sobre o átomo e sua estrutura.
Comparar os modelos atômicos de Dalton, Thomson e Rutherford.
Analisar a evolução das ideias sobre elemento químico comparando as ideias de Lavoisier, Dalton, Rutherford e Moseley.
Definir número atômico e número de massa. Reconhecer a importância dos raios catódicos, raios X e da radioatividade para a evolução do conhecimento sobre a estrutura do átomo.
Identificar a tabela periódica como uma ferramenta que organiza em grupos os elementos químicos que têm características comuns.
Esses objetivos justificam-se e são pertinentes, pois permitem aos estudantes:
• compreender a estrutura dos átomos (núcleo e eletrosfera);
• construir representações de átomos, moléculas e ligações químicas;
• relacionar as partículas atômicas às informações que as representam na tabela periódica;
• reconhecer a importância da radioatividade para construção de conhecimentos sobre a estrutura atômica.
UNIDADE 1 – MATÉRIA E ENERGIA
CAPÍTULO 2 – INTERAÇÕES DE ÁTOMOS: LIGAÇÕES QUÍMICAS E TRANSFORMAÇÕES
Objetos do conhecimento Habilidades Objetivos do capítulo Estrutura da matéria
Aspectos quantitativos das transformações químicas
(EF09CI01) Investigar as mudanças de estado físico da matéria e explicar essas transformações com base no modelo de constituição submicroscópica.
(EF09CI02) Comparar quantidades de reagentes e produtos envolvidos em transformações químicas, estabelecendo proporção entre suas massas.
Identificar as ligações químicas como resultado de atrações elétricas entre átomos.
Comparar os diferentes tipos de ligação química – covalente, iônica e metálica.
Interpretar as mudanças de estado físico em termos de ligações intermoleculares.
Analisar aspectos quantitativos das transformações químicas relacionados à conservação das massas e à proporção entre massas de reagentes e produtos.
Interpretar as transformações químicas como rearranjo de átomos dos reagentes, originando os produtos.
Representar transformações químicas por meio de equações químicas.
Comparar as reações de combustão completa com as de combustão incompleta.
Interpretar o triângulo e o tetraedro do fogo e sua importância para a prevenção e combate a incêndios.
• apropriar-se de modelos moleculares para compreender a lei de Proust e a lei de Lavoisier;
• executar experimentos para comparar as quantidades e as proporções de reagentes e os produtos envolvidos em reações químicas;
• elaborar hipóteses e explicações para justificar alterações nas quantidades e proporções das massas de reagentes e nos produtos de uma transformação química;
• reconhecer os estados físicos da matéria;
• relacionar as mudanças de estado físico com a alteração da temperatura do sistema;
• compreender que as mudanças de estado físico não alteram a composição química do material.
UNIDADE 2 – VIDA E EVOLUÇÃO CAPÍTULO 3 – ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO: DAS ONDAS DE RÁDIO AOS RAIOS GAMA
Objetos do conhecimento Habilidades Objetivos do capítulo
Estrutura da matéria(EF09CI04) Planejar e executar experimentos que evidenciem que todas as cores de luz podem ser formadas pela composição das três cores primárias da luz e que a cor de um objeto está relacionada também à cor da luz que o ilumina.
Radiações e suas aplicações na saúde
(EF09CI05) Investigar os principais mecanismos envolvidos na transmissão e recepção de imagem e som que revolucionaram os sistemas de comunicação humana.
(EF09CI06) Classificar as radiações eletromagnéticas por suas frequências, fontes e aplicações, discutindo e avaliando as implicações de seu uso em controle remoto, telefone celular, raios X, forno de micro-ondas, fotocélulas etc.
Conhecer os processos de geração e propagação das ondas de luz.
Classificar as ondas eletromagnéticas com base na sua frequência e relacionar com sua utilização.
Reconhecer a importância das ondas eletromagnéticas na sociedade atual.
Identificar a necessidade de regulamentação do uso das ondas eletromagnéticas nas telecomunicações.
Avaliar a importância da indicação dos níveis de radiação solar para as pessoas que estão em ambientes abertos, como banhistas e trabalhadores expostos ao sol.
Aplicar em situações do cotidiano as definições de fenômenos de reflexão, refração e absorção de ondas de luz.
Reconhecer os efeitos nocivos das radiações nos seres vivos.
Reconhecer o uso das radiações em diagnósticos e tratamentos médicos.
Relacionar o tipo de reflexão da luz nas superfícies polidas e opacas com o que é percebido pelo olho humano.
CAPÍTULO 3 – ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO: DAS ONDAS DE RÁDIO AOS RAIOS GAMA
Objetos do conhecimento Habilidades Objetivos do capítulo (EF09CI07) Discutir o papel do avanço tecnológico na aplicação das radiações na medicina diagnóstica (raios X, ultrassom, ressonância nuclear magnética) e no tratamento de doenças (radioterapia, cirurgia ótica a laser, infravermelho, ultravioleta etc.).
Compreender a visão em cores do ser humano como uma interação da luz com células sensíveis a diferentes comprimentos de ondas de luz.
Reconhecer o avanço tecnológico nos diagnósticos e nos tratamentos preconizados pelos médicos.
Esses objetivos justificam-se e são pertinentes, pois permitem aos estudantes:
• reconhecer a luz como uma radiação eletromagnética;
• observar e descrever fenômenos relacionados à decomposição da luz e aos processos aditivos e subtrativos de luzes de diferentes cores;
• identificar a presença de aparelhos e tecnologias transmissoras de ondas eletromagnéticas no cotidiano;
• identificar e classificar as radiações eletromagnéticas de acordo com suas frequências;
• explicar as consequências negativas do uso indevido da radiação;
• reconhecer a importância das radiações eletromagnéticas para o o diagnóstico e o tratamento de doenças.
UNIDADE 2 – VIDA E EVOLUÇÃO CAPÍTULO 4 – HEREDITARIEDADE E GENÉTICA
Objetos do conhecimento Habilidades Objetivos do capítulo
Hereditariedade(EF09CI08) Associar os gametas à transmissão das características hereditárias, estabelecendo relações entre ancestrais e descendentes.
(EF09CI09) Discutir as ideias de Mendel sobre hereditariedade (fatores hereditários, segregação, gametas, fecundação), considerando-as para resolver problemas envolvendo a transmissão de características hereditárias em diferentes organismos.
Identificar as características dos experimentos planejados e executados por Mendel e reconhecer a importância da Matemática para interpretação dos resultados.
Compreender os conceitos de dominância, recessividade, homozigose e heterozigose.
Aplicar os conceitos de fenótipo e genótipo nas atividades propostas.
Distinguir populações compostas de linhagem geneticamente pura de linhagens híbridas e prever os resultados de cruzamentos dessas populações.
Analisar situações em que a primeira e a segunda leis de Mendel são válidas.
Explicar as etapas da divisão meiótica durante a produção de gametas.
Reconhecer as funções de uma célula diploide e uma célula haploide no reino animal.
Avaliar a importância do conhecimento produzido pelos geneticistas para a sociedade.
Distinguir e conceituar: genes, genomas, cromossomos e organismos geneticamente modificados (OGMs).
Construir e interpretar heredogramas que representam a herança mendeliana.
Compreender o que são células-tronco e seu uso no tratamento de pessoas com problemas genéticos graves.
Esses objetivos justificam-se e são pertinentes, pois permitem aos estudantes:
• identificar características e padrões de herança relacionados às ideias de Mendel;
• construir explicações para padrões de herança genética;
• reconhecer que os traços e características físicas podem ser herdados, adquiridos pela interação com o ambiente ou criados pela combinação de fatores hereditários e ambientais;
• compreender que cada organismo tem um conjunto de material genético que especifica suas características;
• compreender o que são os gametas e qual seu papel na transmissão das características hereditárias;
• comparar e diferenciar os processos de divisão celular que ocorrem na formação de células somáticas e de gametas;
• reconhecer a importância tecnológica e a aplicação medicinal dos conhecimentos científicos do campo da Genética.
UNIDADE 2 – VIDA E EVOLUÇÃO CAPÍTULO 5 – EVOLUÇÃO E DIVERSIDADE
Objetos do conhecimento Habilidades Objetivos do capítulo
Ideias evolucionistas(EF09CI10) Comparar ideias evolucionistas de Lamarck e Darwin apresentadas em textos científicas e históricos, identificando semelhanças e diferenças entre essas ideias e sua importância para explicar a diversidade biológica.
Compreender que a ideias evolucionistas foram construídas ao longo da história.
Entender o que são adaptações e como algumas características auxiliam na sobrevivência dos seres vivos no ambiente.
Reconhecer os fósseis como evidência do processo evolutivo.
Objetos do conhecimento Habilidades Objetivos do capítulo
(EF09CI11) Discutir a evolução e a diversidade das espécies com base na atuação da seleção natural sobre as variantes de uma mesma espécie, resultantes de processo reprodutivo.
Identificar as principais características do grupo das aves e dos mamíferos.
Compreender e diferenciar os processos de seleção natural e artificial.
Entender a relação entre os processos evolutivos e a biodiversidade.
Compreender a relação entre os processos reprodutivos e a evolução biológica.
Esses objetivos justificam-se e são pertinentes, pois permitem aos estudantes:
• explicar o conceito de adaptação biológica;
• reconhecer as principais adaptações dos grupos das aves e dos mamíferos;
• compreender as convergências e divergências entre as ideias de Lamarck e Darwin;
• compreender os processos evolutivos por seleção natural em populações;
• analisar dados e situações que ilustram o processo de evolução por seleção natural em uma população;
• realizar experimentos para investigar a transmissão de genótipos e a expressão de fenótipos em uma população;
• reconhecer evidências da ocorrência de processos evolutivos;
• construir modelos para representar os genótipos de uma população.
UNIDADE 2 – VIDA E EVOLUÇÃO CAPÍTULO 6 – PRESERVAÇÃO E RECUPERAÇÃO DA BIODIVERSIDADE
Objetos do conhecimento Habilidades Objetivos do capítulo
Preservação da biodiversidade (EF09CI12) Justificar a importância das unidades de conservação para a preservação da biodiversidade e do patrimônio nacional, considerando os diferentes tipos de unidades (parques, reservas e florestas nacionais), as populações humanas e as atividades a eles relacionados.
Interpretar e compreender a função dos parques, reservas e floresta nacionais como espaços para a preservação da biodiversidade do território nacional.
Explicar as diferenças entre as Unidades de Proteção Integral, Reserva biológica e Parques.
Interpretar dados e informações a respeito das Unidades de Conservação regidas por leis federais.
Identificar as Unidades de Conservação Integral das Unidades e as Unidades de Conservação de Uso Sustentável, de acordo com seus objetivos.
Propor soluções sustentáveis para o uso e a preservação do patrimônio natural nacional.
Reconhecer a existência de soluções sustentáveis em diferentes ecossistemas.
(EF09CI13) Propor iniciativas individuais e coletivas para a solução de problemas ambientais da cidade ou da comunidade, com base na análise de ações de consumo consciente e de sustentabilidade bemsucedidas.
Conscientizar-se de que o uso da água e das fontes de energia, o aproveitamento de alimentos, a melhoria da mobilidade, a reutilização e a redução do consumo de objetos, a reciclagem de materiais, entre outras ações, preservam o meio ambiente.
Reconhecer as causas dos problemas ambientais e as características de um ambiente poluído, associando-as aos danos causados à saúde da população.
Identificar modelos de consumo consciente e ações sustentáveis.
Identificar hábitos, atitudes e decisões que tenham impacto no ambiente.
Esses objetivos justificam-se e são pertinentes, pois permitem aos estudantes:
• sensibilizar-se em relação à preservação da biodiversidade e das paisagens naturais/biomas brasileiros e reconhecer a importância deles;
• compreender a importância social, cultural e econômica dos recursos naturais utilizados pela humanidade;
• identificar a incidência dos diferentes biomas brasileiros no território nacional por meio do uso de mapas;
• reconhecer a importância dos diferentes grupos e categorias de Unidades de Conservação Ambiental;
• conscientizar-se da importância de regulamentações que estabelecem perímetros para a preservação do patrimônio biológico, bem como dos recursos naturais;
• compreender o conceito de sustentabilidade e o impacto que diferentes estilos de vida e de consumo causam no meio ambiente e na utilização dos recursos naturais;
• reconhecer a importância de programas e agendas sustentáveis nacionais e internacionais para a proposição de ações de consumo consciente e preservação ambiental;
• propor e planejar ações ou intervenções em nível local (escola, bairro, comunidade) que visem à promoção dos objetivos do desenvolvimento sustentável.
UNIDADE 3 – TERRA E UNIVERSO CAPÍTULO 7 – MOVIMENTOS NO CÉU E MEDIDAS DE TEMPO
Objetos do conhecimento Habilidades Objetivos do capítulo Composição, estrutura e localização do Sistema Solar no Universo
(EF09CI14) Descrever a composição e a estrutura do Sistema Solar (Sol, planetas rochosos, planetas gigantes gasosos e corpos menores), assim como a localização do Sistema Solar na nossa Galáxia (a Via Láctea) e dela no Universo (apenas uma galáxia dentre bilhões).
Reconhecer os períodos dos movimentos dos astros no céu como padrões de medida de tempo.
Conhecer os processos de medida de tempo de diversos povos.
Objetos do conhecimento Habilidades Objetivos do capítulo
Astronomia e cultura (EF09CI15) Relacionar diferentes leituras do céu e explicações sobre a origem da Terra, do Sol ou do Sistema Solar às necessidades de distintas culturas (agricultura, caça, mito, orientação espacial e temporal etc.).
Conhecer os objetos que compõem o Sistema Solar.
Descrever algumas características dos planetas do Sistema Solar.
Identificar características de estrelas e de galáxias.
Reconhecer diferentes tipos de galáxias. Conhecer a estrutura do Universo.
Esses objetivos justificam-se e são pertinentes, pois permitem aos estudantes:
• identificar objetos e artefatos projetados por diferentes povos e etnias para contar o tempo de acordo com suas diferentes unidades de medida (horas, dias, semanas, meses, anos etc.);
• descrever a composição e as características dos principais astros (Sol, planetas telúricos e planetas jovianos) do Sistema Solar;
• reconhecer a dimensão das grandezas astronômicas por meio de representações das dimensões dos planetas do Sistema Solar;
• observar o céu noturno com o intuito de identificar as principais constelações observáveis de nossa galáxia;
• compreender a localização do Sistema Solar na nossa galáxia (Via Láctea) e reconhecer que ela é apenas uma galáxia entre as bilhões existentes no Universo observável.
UNIDADE 3 – TERRA E UNIVERSO
CAPÍTULO 8 – EVOLUÇÃO DAS ESTRELAS E VIDA EM OUTRO PLANETA
Objetos do conhecimento Habilidades Objetivos do capítulo Astronomia e cultura
Vida humana fora da Terra
(EF09CI15) Relacionar diferentes leituras do céu e explicações sobre a origem da Terra, do Sol ou do Sistema Solar às necessidades de distintas culturas (agricultura, caça, mito, orientação espacial e temporal etc.).
Reconhecer as dimensões das distâncias no Universo.
Identificar as características de uma estrela.
Compreender como são obtidos os dados a respeito das estrelas.
Compreender o processo de evolução das estrelas e do Sol em particular.
Objetos do conhecimento Habilidades Objetivos do capítulo
Ordem e grandeza astronômica
Evolução estelar
(EF09CI16) Selecionar argumentos sobre a viabilidade da sobrevivência humana fora da Terra, com base nas condições necessárias à vida, nas características dos planetas e nas distâncias e nos tempos envolvidos em viagens interplanetárias e interestelares.
(EF09CI17) Analisar o ciclo evolutivo do Sol (nascimento, vida e morte) baseado no conhecimento das etapas de evolução de estrelas de diferentes dimensões e os efeitos desse processo no nosso planeta.
Compreender a formação dos elementos químicos como consequência da evolução das estrelas.
Reconhecer as dificuldades de uma viagem do ser humano a outros planetas.
Discutir como outras culturas utilizaram e ainda hoje utilizam a observação de fenômenos celestes para orientar os processos de cultivo do solo.
Compreender as diferentes visões do céu de distintas civilizações.
Esses objetivos justificam-se e são pertinentes, pois permitem aos estudantes:
• reconhecer a importância da Ciência e dos avanços tecnológicos para a projeção de artefatos e produção de conhecimentos que possibilitam à humanidade entender as características de diferentes corpos celestes;
• identificar as principais fases do ciclo evolutivo de uma estrela como o Sol;
• compreender os processos físico-químicos envolvidos no processo de nascimento de uma estrela;
• reconhecer a importância da luz e da energia térmica vinda do Sol para a manutenção da vida na Terra;
• conhecer os diferentes critérios estabelecidos pela Ciência para determinar a presença ou ausência de vida em um planeta;
• identificar os principais aspectos e componentes necessários à manutenção da vida em um planeta;
• comparar características de diferentes corpos celestes para construir argumentos sobre a possibilidade de existência e manutenção da vida em diferentes locais do Universo;
• conhecer as diferentes associações com o céu que diversos povos e etnias desenvolveram ao longo da História e como elas se relacionam com suas respectivas culturas;
• reconhecer a importância do estudo do céu e da busca por padrões e evidências na observação de fenômenos astronômicos para entender a natureza e produzir conhecimentos visando à sobrevivência e subsistência.
Apresentamos, nesta seção, uma sugestão de cronograma bimestral como forma 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 às particularidades de cada contexto educacional.
UNIDADE 1 –CAPÍTULO 1
Estrutura da matéria
(EF09CI03) Identificar modelos que descrevem a estrutura da matéria (constituição do átomo e composição de moléculas simples) e reconhecer sua evolução histórica.
Substâncias químicas e elementos químicos
Modelos para constituição da matéria
Evolução das ideias sobre o átomo e sua estrutura
Modelos de Dalton, de Thomson e Rutherford
Organização dos elementos químicos na tabela periódica
Partículas atômicas elementares: prótons, nêutrons e elétrons
Número atômico e número de massa dos elementos químicos
Tubos de Geissler, raios X e radioatividade
UNIDADE 1 –CAPÍTULO 2
Estrutura da matéria
Aspectos quantitativos das transformações químicas
(EF09CI01) Investigar as mudanças de estado físico da matéria e explicar essas transformações com base no modelo de constituição submicroscópica.
(EF09CI02) Comparar quantidades de reagentes e produtos envolvidos em transformações químicas, estabelecendo proporção entre suas massas
2º BIMESTRE
3
Estrutura da matéria
Radiações e suas aplicações na saúde
UNIDADE 2
Ligações químicas: iônica, metálica e covalente
Ligações intermoleculares e mudanças de estado físico
Aspectos quantitativos das transformações químicas – leis de Lavoisier e de Proust
Representação das transformações químicas Triângulo e tetraedro do fogo
(EF09CI04) Planejar e executar experimentos que evidenciem que todas as cores de luz podem ser formadas pela composição das três cores primárias da luz e que a cor de um objeto está relacionada também à cor da luz que o ilumina.
(EF09CI05) Investigar os principais mecanismos envolvidos na transmissão e recepção de imagem e som que revolucionaram os sistemas de comunicação humana.
Luz
Fontes de luz
Propagação da luz
Fenômenos luminosos (reflexão, refração e absorção)
Espectro da luz visível
(EF09CI06) Classificar as radiações eletromagnéticas por suas frequências, fontes e aplicações, discutindo e avaliando as implicações de seu uso em controle remoto, telefone celular, raio X, forno de micro-ondas, fotocélulas etc.
(EF09CI07) Discutir o papel do avanço tecnológico na aplicação das radiações na medicina diagnóstica (raio X, ultrassom, ressonância nuclear magnética) e no tratamento de doenças (radioterapia, cirurgia ótica a laser, infravermelho, ultravioleta etc.).
4 Hereditariedade(EF09CI08) Associar os gametas à transmissão das características hereditárias, estabelecendo relações entre ancestrais e descendentes.
(EF09CI09) Discutir as ideias de Mendel sobre hereditariedade (fatores hereditários, segregação, gametas, fecundação), considerando-as para resolver problemas envolvendo a transmissão de características hereditárias em diferentes organismos.
Luz e cor
Classificação das radiações eletromagnéticas
Aplicações das radiações eletromagnéticas
Transmissão e recepção de dados, imagens e sons
As primeiras ideias sobre a transmissão das características aos descendentes
Análise dos resultados dos experimentos de Mendel
Primeira lei de Mendel
Cruzamento de ervilhas: linhagens puras e linhagens diíbridas
A segunda lei de Mendel
Determinação do sexo cromossômico em espécies de vertebrados
A divisão celular: mitose e meiose
Construção de modelo da divisão cromossômica na meiose
Construção de diagramas de Punnet
Interação genética: pelagem de labrador, tipo sanguíneo
Heredograma
O DNA e o teste de DNA na identificação de pessoas
5
Ideias evolucionistas
(EF09CI10) Comparar ideias evolucionistas de Lamarck e Darwin apresentadas em textos científicas e históricos, identificando semelhanças e diferenças entre essas ideias e sua importância para explicar a diversidade biológica.
(EF09CI11) Discutir a evolução e a diversidade das espécies com base na atuação da seleção natural sobre as variantes de uma mesma espécie, resultantes de processo reprodutivo.
História do reconhecimento da evolução como processo de modificação nas espécies que vivem na mesma comunidade
Adaptações das espécies ao ambiente
A comprovação da extinção e as modificações nas espécies: os fósseis
As teorias da evolução: fixismo, lamarckismo e darwinismo
Adaptações em grupos de vertebrados
Como age a seleção natural e a seleção artificial
A evolução biológica e a biodiversidade
Reprodução cruzada e evolução das espécies
(EF09CI12) Justificar a importância das unidades de conservação para a preservação da biodiversidade e do patrimônio nacional, considerando os diferentes tipos de unidades (parques, reservas e florestas nacionais), as populações humanas e as atividades a eles relacionados.
(EF09CI13) Propor iniciativas individuais e coletivas para a solução de problemas ambientais da cidade ou da comunidade, com base na análise de ações de consumo consciente e de sustentabilidade bemsucedidas.
Tipos de Unidades de Conservação Integral e de uso sustentável
Reservas extrativistas e as populações tradicionais
Ameaças às Unidades de Conservação: queimadas, desmatamento
Consumo consciente e a preservação ambiental
Coleta e destino dos resíduos sólidos produzidos nas cidades
Reciclagem, reaproveitamento e redução da produção de resíduos sólidos pela população
Contaminação dos mananciais por esgoto e resíduos sólidos
3 –CAPÍTULO 7 Composição, estrutura e localização do Sistema Solar no Universo Astronomia e cultura
(EF09CI14) Descrever a composição e a estrutura do Sistema Solar (Sol, planetas rochosos, planetas gigantes gasosos e corpos menores), assim como a localização do Sistema Solar na nossa Galáxia (a Via Láctea) e dela no Universo (apenas uma galáxia dentre bilhões).
Formas de medida do tempo
Calendários de diversos povos
O Sistema Solar
Característica dos planetas do Sistema Solar
Objetos menores do Sistema Solar: planetasanões, satélites, asteroides, meteoroides, cometas e satélites
Estrelas e galáxias
Estrutura do Universo
(EF09CI15) Relacionar diferentes leituras do céu e explicações sobre a origem da Terra, do Sol ou do Sistema Solar às necessidades de distintas culturas (agricultura, caça, mito, orientação espacial e temporal etc.).
Distâncias no Universo
Vida humana fora da Terra
Ordem e grandeza astronômica
UNIDADE 3 –CAPÍTULO 8 Astronomia e cultura
Evolução estelar
(EF09CI16) Selecionar argumentos sobre a viabilidade da sobrevivência humana fora da Terra, com base nas condições necessárias à vida, nas características dos planetas e nas distâncias e nos tempos envolvidos em viagens interplanetárias e interestelares.
(EF09CI17) Analisar o ciclo evolutivo do Sol (nascimento, vida e morte) baseado no conhecimento das etapas de evolução de estrelas de diferentes dimensões e os efeitos desse processo no nosso planeta.
Estrelas e sua evolução
A formação dos elementos químicos Evolução do Sol
Viagens espaciais
Condições para vida humana fora da Terra
Visões do céu de distintas culturas
O objetivo da primeira atividade proposta é desenvolver e aprofundar os conhecimentos trabalhados no Capítulo 2, cujos conteúdos são abordados no 1.º bimestre do cronograma sugerido anteriormente. O objetivo dessa atividade são as transformações químicas e as leis de Lavoisier e Proust.
Essa atividade trabalha com a análise dos aspectos quantitativos de transformações químicas, sobretudo os relacio-
nados à conservação das massas e à proporção entre massas de reagentes e produtos.
Há momentos na atividade para a elaboração de hipóteses e para a execução de um experimento, processos que incentivam o engajamento dos estudantes nas práticas características da investigação científica. Lembre-se de orientá-los para que sigam medidas de segurança ao trabalhar com vidrarias e fogo. A conscientização do risco de acidentes é a melhor forma de garantir a segurança de todos os envolvidos.
Um aspecto interessante dessa atividade é que ela pode ser usada para trabalhar habilidades socioemocionais por meio do trabalho em equipe, como a capacidade de dividir tarefas e assumir responsabilidades. No processo de execução do experimento, você pode incentivar os estudantes a se organizar para distribuir determinadas tarefas para cada participante do grupo, de forma que cada um fique responsável por uma parte ou etapa dos procedimentos. Assim, você dará mais oportunidade de os estudantes interagirem, reconhecerem as diferenças e conviverem.
Caso queira informações mais detalhadas sobre o experimento, você pode encontrá-las no link:
http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/24458/A%20massa%20se%20conserva. pdf?sequence=1 (acesso em: 31 ago. 2022).
ATIVIDADE – O QUE ACONTECEU COM A MASSA?
Materiais:
• texto “Para onde foi a massa?”;
• esponja de aço;
• pinça;
• balança;
• fósforo de segurança extra longo;
• placa de Petri grande.
Procedimentos
Parte 1 – Leitura do texto “Para onde foi a massa?” e elaboração de hipóteses
A. Forme um grupo, depois leiam e discutam o texto fornecido pelo professor.
Para onde foi a massa?
Dois estudantes estavam no laboratório de Ciências e decidiram fazer um experimento. Eles colocaram um frasco com água e um comprimido efervescente em uma balança. Anotaram a massa desses dois componentes (que aqui chamaremos de M1). Depois os estudantes decidiram colocar o comprimido efervescente dentro do frasco com água com ele ainda sob a balança. Deixaram a efervescência acontecer com o frasco aberto. Ao término do experimento, eles notaram que a massa do frasco com água e o comprimido após a efervescência (esse valor obtido chamaremos de M2) era menor do que a massa que haviam registrado anteriormente, antes da efervescência do comprimido acontecer. Após obter esses resultados, os estudantes se perguntam para onde foi uma parte da massa M1. Assim, resumidamente, a relação entre as massas nos dois casos observados pelos estudantes foi a seguinte: Frasco com água mais comprimido inteiro > frasco com água com comprimido que efervesceu com o frasco aberto, isto é, M1 > M2.
Em grupos, discutam o texto, procurando elaborar hipóteses para os motivos que levaram aos resultados obtidos no experimento descrito. Anotem as hipóteses no caderno.
Parte 2 – (atividade prática) De onde veio a massa?
A. Coloquem a placa de Petri sobre a balança para fazer a tara do recipiente.
B. Desenrolem a esponja de aço com cuidado, coloquem-na sobre a placa de Petri que está na balança e anotem o valor da massa da esponja de aço.
C. Com o auxílio do fósforo, iniciem a queima (combustão) da esponja de aço.
Observem com atenção o que acontece com o valor da massa durante a queima da esponja de aço.
D. Quando toda a esponja de aço sobre a placa de Petri já tiver sido queimada, anotem o valor da massa mostrado pela balança.
Após o término do experimento responda às questões seguintes.
2. O que aconteceu com a massa da palha de aço quando comparamos seu valor no início do experimento e seu valor no final do experimento?
Espera-se que a palha de aço aumente de massa devido à formação de óxido de ferro por meio da incorporação do oxigênio presente no ar.
3. Elaborem uma explicação para os resultados obtidos no experimento.
Espera-se que os estudantes justifiquem que o aumento de massa da palha de aço deve-se à massa do oxigênio que foi incorporada ao ferro pelo processo de combustão, que gerou, como produto, óxido de ferro. Ou seja, antes da combustão, a balança não registrava a massa de oxigênio que seria agregada à palha de aço durante a reação química.
4. Qual é a relação entre o experimento descrito no texto (parte 1) e o experimento realizado em sala (parte 2)?
Espera-se que os estudantes respondam que, em ambos os experimentos, há alteração nas massas dos reagentes e dos produtos das reações químicas, explicando tais resultados com base nos conhecimentos sobre transformações químicas, lei de Proust e lei de Lavoisier estudados no livro didático.
A segunda atividade está relacionada com os conhecimentos trabalhados no Capítulo 5. O objetivo dessa atividade é mostrar a relação entre a forma e a função dos bicos das aves e como os diferentes formatos de bicos favorecem a captura de diferentes alimentos. Para representar os recursos alimentares disponíveis em determinado ambiente, são utilizadas sementes secas (feijão, ervilha, grão de bico, girassol e alpiste por exemplo). Para simular os diferentes formatos de bicos das aves, são usados pinças, tesouras, alicates, pegadores culinários, prendedores de roupa etc. Espera-se que os estudantes percebam e concluam, principalmente, que alguns instrumentos são mais eficazes para capturar determinados tipos de alimento que outros, ou seja, geralmente os bicos das aves são adaptações que favorecem a coleta do tipo de alimento que consomem.
Essa atividade pode promover momentos de ludicidade por meio da brincadeira que desafia os estudantes a capturar a maior quantidade possível de alimento em 1 minuto. Atividades didáticas que trazem desafios e quebra-cabeças, por exemplo, estimulam o engajamento dos estudantes com as aulas e com o processo de aprendizagem.
Você também pode sugerir que filmem ou fotografem o experimento enquanto outros fazem a coleta das sementes, para que depois vejam as reações e os comportamentos de cada um enquanto participavam do desafio. Esse material pode ser usado posteriormente como registro do trabalho dos estudantes e do processo educativo. Lembre-se de que as filmagens e fotos não podem identificar seus estudantes. Caso deseje publicar o material, é necessária a expressa autorização dos pais. Após o término da atividade, você pode dar continuidade às discussões sobre os processos adaptativos de modo a estimulá-los a perceber como a disponibilidade de alimentos no ambiente influencia a sobrevivência de diferentes espécies de aves.
Materiais:
• cópias impressas do texto “Lamarck, Darwin e a Teoria da Evolução” (opcional, pois o texto pode ser transcrito no quadro de giz);
• cópias impressas do quadro “Quem disse que...” (opcional, pois o quadro pode ser transcrito no quadro);
• alicates de diversos tamanhos e com diferentes formatos de ponta;
• pinças;
• prendedores de roupas;
• pegadores culinários;
• sementes de diversos tamanhos (exemplo: grão de bico, ervilha seca, girassol, linhaça, feijão etc.).
Procedimentos
A. Cada estudante de cada grupo deve receber um instrumento (“bico”) e um pote pequeno.
B. Espalhe as diferentes sementes, todas misturadas, em uma mesa grande ou bancada; cada grupo deve ter seu conjunto de sementes.
C. Vocês terão 1 minuto para capturar a maior quantidade possível de alimento e depositá-lo no pote pequeno. A largada e a pausa na coleta de sementes serão feitas pelo professor.
D. Ao final da atividade, comparem os alimentos capturados por cada membro do grupo (que estarão no pote pequeno de cada um).
Após o término dos experimentos respondam às questões:
1. Todos os membros do seu grupo pegaram a mesma quantidade de sementes?
Espera-se que os estudantes não tenham pegado a mesma quantidade de sementes.
2. Todos os membros do seu grupo pegaram os mesmos tipos de sementes?
Espera-se que os estudantes tenham capturado a mesma variedade de sementes.
3. Pensando nas ferramentas como bicos de aves e nas sementes como seus alimentos, qual a relação entre o bico da ave e seu tipo de alimentação?
Espera-se que os estudantes percebam que alguns instrumentos são mais eficazes para capturar determinados tipos de sementes, ou seja, o formato dos bicos das aves são adaptações que favorecem estes animais a coletarem determinados tipos de alimentos que consomem.
A seguir, apresentamos 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 do Exame do Encceja (nível Ensino Fundamental), disponíveis no Portal do INEP, ou de avaliações para o Ensino Fundamental II aplicadas pela Secretaria Municipal de Educação de São Paulo, como a Prova Semestral.
Questões de exames oficiais relativos ao 9º ano
Q1 (Prova Semestral 2019 – SME/SP) Baseado no modelo atômico Rutherford-Bohr, o átomo é formado por uma região central positiva denominada núcleo, cercado por elétrons em órbitas circulares. Os átomos são formados basicamente por três partículas, são elas: prótons, nêutrons e elétrons.
A massa de um átomo é calculada através da:
A) subtração de prótons e elétrons.
B) soma de prótons e nêutrons.
C) subtração de prótons e nêutrons.
D) soma de prótons e elétrons.
Q2 (Prova Semestral 2018 – SME/SP) Os raios X e gama têm comprimentos de ondas bem pequenos que podem atravessar minúsculos espaços entre os átomos. O corpo humano é quase transparente aos raios X, mas tecidos mais densos absorvem essa radiação. Radiografias são utilizadas para:
A) remover manchas da pele.
B) reduzir cálculos renais.
C) diagnosticar fraturas.
D) renovar células.
Q3 (Prova Semestral 2019 – SME/SP) A esponja de aço é feita principalmente de ferro, um metal que, quando reage com a água e o oxigênio do ar, forma a ferrugem. O mesmo ocorre com outros materiais feitos de ferro, como os pregos. As transformações descritas são denominadas como
A) reação química.
B) transformação física.
C) solidificação da água.
D) separação de misturas.
Q4 (Prova Semestral 2018 – SME/SP) Nos dias de chuva costumamos observar um fenômeno físico bastante interessante, chamado de arco-íris, que é formado por várias cores. Esse processo físico consiste na decomposição da luz branca.
C) D e B
D) D e C
Q6 (ENCCEJA 2019) Denominam-se gêmeos dois ou mais irmãos que nascem de uma mesma gestação.
Uma mãe deu à luz dois meninos idênticos, também chamados de gêmeos monozigóticos. Esses bebês foram gerados a partir de
A) um óvulo e um espermatozoide.
B) dois óvulos e um espermatozoide.
C) um óvulo e dois espermatozoides.
D) dois óvulos e dois espermatozoides.
Q7 (ENCCEJA 2019)
Qual a explicação dada por Darwin ao questionamento dos animais?
A) Uma entidade sobrenatural criou as espécies da forma como são atualmente.
B) O cruzamento entre espécies diferentes deu origem a características novas ao longo do tempo.
C) As diferentes espécies tiveram origem no espaço e chegaram à Terra da forma como são atualmente.
D) Variações aleatórias melhor adaptadas ao ambiente são passadas a novas gerações e modificam as espécies ao longo do tempo.
Esse fenômeno é basicamente explicado pela
A) propagação retilínea dos raios solares.
B) dissipação dos gases pela água da chuva.
C) concentração dos raios solares nas nuvens.
D) refração da luz solar através das gotículas de água.
Q5 (ENCCEJA 2018) Um casal sem condições biológicas de gerar filhos naturalmente, formado pela mulher
A e pelo homem B, optou por uma técnica de fertilização in vitro. Foram utilizados óvulos da mulher A e espermatozoides de um doador anônimo C, e a criança foi gerada em uma barriga solidária pela mulher D, que emprestou seu útero para gerá-la.
O material genético dessa criança será composto pela combinação de genes de quais indivíduos?
A) A e B
B) A e C
Q8 (ENCCEJA 2018) A edição 2014 do Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil indica poucos avanços em gestão de resíduos em relação ao ano anterior, e alerta que os lixões a céu aberto ainda desafiam prefeitos de 1 559 cidades, quatro anos após a promulgação da Política Nacional de Resíduos Sólidos (Lei 12.305/2010). Os vazadouros de lixo sem controle devem ser erradicados e substituídos por aterros sanitários, que impactam menos o ambiente.
Disponível em: https://oglobo.globo.com/brasil/sustentabilidade/geracao-de-lixo-no-brasil-aumentou-cinco-vezes-mais-do-que-populacao-16926042. Acesso em: 18 ago. 2022 (adaptado).
O cumprimento dessa lei é necessário porque os aterros
A) protegem o solo e os lençóis freáticos.
B) evitam o descarte de materiais recicláveis.
C) dispensam o tratamento de resíduos sólidos.
D) aceleram o processo de degradação dos resíduos.
Q9 (ENCCEJA 2020 PPL) Vênus, o planeta mais brilhante do nosso céu, é conhecido popularmente como Estrela-d’Alva.
O referido astro brilha, pois
A) emite luz própria.
B) reflete a luz do Sol.
C) absorve a luz da Terra.
D) refrata a luz das estrelas.
GABARITO
B
C
A
• 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.
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
Q1. Q2. Q3. Q4. D Q5. B Q6. A Q7. D Q8. A Q9. B25 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.
• 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.
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.
Universo das descobertas - Ciências – 9o ano – José Trivellato Júnior, Marcelo Tadeu Motokane, Júlio Cezar Foschini Lisboa e Carlos Aparecido Kantor © UDL Educação Conselho Editorial
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ISBN 978-65-89964-59-9
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C511 Ciências : Universo das descobertas : Ciências: 9º ano / José Trivellato Júnior. –– São Paulo : Universo da Literatura – UDL Educação, 2022. 240 p. (Universo das descobertas ; 9)
Outros autores: Marcelo Tadeu Motokane, Júlio Cezar Foschini Lisboa e Carlos Aparecido Kantor
ISBN 978-65-89964-59-9
1. Ciências (Ensino fundamental) I. Trivellato Júnior, José 22-5010 CDD 372.35
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
Este livro vai acompanhá-lo ao longo de todo o ano escolar. Explore o que você vai encontrar em cada seção.
Os conteúdos de cada volume estão organizados em unidades, as quais são formadas por capítulos.
PANORAMA
Presente abertura das unidades, esta seção permite o levantamento de conhecimentos prévios que você já tem sobre o que vai estudar.
Os vegetais são altamente dependentes da luz, pois utilizam para sintetizar matéria orgânica necessária para que possam crescer e se reproduzir. Os animais também dependem da luz, porque ela é a fonte primária de energia das cadeias alimentares. Além disso, por meio dela que a maioria dos animais obtém grande parte das informações do ambiente. Assim, luz é um importante componente do mundo natural e responsável por muitos fenômenos físicos.
que ocorre na atmosfera, e a explicação de sua formação não é simples, uma vez que envolve fenômenos ópticos, meteorológicos e geométricos. Observe a imagem responda às questões propostas.
Por meio de imagens, gráficos, esquemas e textos, você vai ter os primeiros contatos sobre os temas propostos.
1 Em sua opinião com base em sua experiência pessoal, qual(is) é(são) a(s) condição(ões) necessária(s) para a ocorrência de um arco-íris?
2 Agora, tente se lembrar: você já observou um arco-íris diferente do apresentado na imagem, ou o arco-íris é sempre no formato de
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
Esta seção traz informações para contextualizar fatos, experimentos, teorias e explicações científicas, reforçando a compreensão de que o conhecimento científico tem um contexto histórico.
Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.
Também é devido propagação retilínea da luz que se formam as sombras. Quando uma fonte emite luz, ela se espalha em todas as direções até encontrar um obstáculo, como uma parede. Se um objeto opaco for colocado entre fonte de luz parede, ele impedirá propagação da luz, que deixará de iluminar parte da parede, formando-se, assim, uma sombra. Se luz contornasse os objetos, ela iluminaria toda parede, não existindo formação de sombras. História CiênCia natureza da luz, desde muito tempo, foi motivo de indagações pelos cientistas. Na Grécia Antiga, os filósofos apresentaram as primeiras explicações. Eles achavam que a luz era emitida por nossos olhos e, ao atingir os objetos, tornava-os visíveis. Na Europa do século XVII, Isaac Newton (1643-1727), físico inglês, supunha que luz era constituída por uma infinidade de pequenas partículas emitidas pelas fontes de luz. Christian Huygens (1629-1695), matemático físico holandês, propunha que a luz era uma forma de onda.
Existiam, então, dois modos distintos de interpretar luz:
FÓRUM
Nesta seção, você será convidado a debater diferentes tópicos estudados, construindo argumentos e trocando opiniões com os colegas.
Esta seção traz propostas de pesquisa para ampliar o conhecimento sobre os temas trabalhados.
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.
órum corte da retina
As cores sinalização As cores são utilizadas para sinalizar e informar as pessoas. Nas praias, bandeira vermelha indica que o mar está perigoso, enquanto bandeira verde informa que o mar está liberado para banhos. Nos semáforos, as cores vermelha, amarela verde indicam parada obrigatória, atenção e passagem livre, respectivamente. Embora essa sinalização seja de conhecimento da maioria das pessoas, muitas não respeitam entram no mar quando há bandeira vermelha ou atravessam rua com o sinal vermelho. Pessoas que têm esse comportamento colocam em risco a própria vida e a dos outros. Discuta com os colegas importância de respeitar as sinalizações. Identifique com os colegas os significados que eles associam às cores: vermelha, amarela, branca e preta, nas sinalizações em geral.
A visão colorida O sistema visual humano distingue cores porque no globo ocular há um elemento, a retina, em que existem três tipos diferentes de células sensíveis às cores da luz, os cones. Algumas dessas células são mais sensíveis à luz vermelha, outras mais sensíveis luz verde, e um terceiro tipo mais sensível luz azul. A luz que chega aos nossos olhos sensibiliza esses três tipos de células de forma diversa, combinação do estímulo causado em cada um deles forma um padrão específico que permite ao nosso cérebro interpretar as cores. Portanto, percepção que temos das cores depende da interpretação que cérebro dá ao estímulo luminoso que chega retina. Então as cores não são propriedade absoluta da luz ou dos objetos, mas dependem também da percepção de cada pessoa. Essa particularidade de nossa visão é aproveitada nos monitores de computadores, nas telas de televisão e de smartphones nas quais todas as cores são formadas a partir do vermelho, do verde e do azul. Essas telas são formadas por conjuntos de pontos distribuí-
Cada conjunto é composto de três pontos, cada um com uma dessas três cores, cuja intensidade da luz emitida pode serrentes intensidades, formam-se todas as outras cores que a tela pode emitir. Os cones localizam-se na retina do olho, na parte posterior do bulbo (globo ocular), onde se formam imagens dos objetos visualizados.
posições de relevância no final do século XIX. Por que quantidade de mulheres cientistas aumentou a partir desse século?
2 Você vê na charge algum aspecto que apresenta uma ideia preconceituosa?
Múltiplos Olhares DNA, e eu com isso?, de Francisco M. Salzano. São Paulo: Oficina de Textos, 2005. Além de apresentar diversas histórias em quadrinhos charges, o livro trata de herança genética dos possíveis usos do DNA, além de refletir sobre a manipulação do DNA pelos cientistas. Por meio de técnicas cada vez mais sofisticadas, já se sabe que correta manipulação do DNA traz incontáveis melhorias ao nosso cotidiano, muitas das quais já desfrutamos.
Os raios gama também são usados na obtenção de imagens do interior do corpo. Um composto contendo elemento radioativo é administrado ao paciente e, após certo tempo, um aparelho detecta a radiação emitida por esse elemento radioativo no interior do corpo, processa os dados colhidos e constrói imagem.
Pesquisa
Avanços tecnológicos na medicina diagnóstica Não há dúvidas de que uso da radiação na medicina trouxe ganhos enormes população. Hoje estão disponíveis exames diagnósticos obtidos por meio de radiações eletromagnéticas ondas ultrassônicas, como radiografia, ressonância magnética, tomografia computadorizada ultrassonografia. Organizem-se em grupo façam uma pesquisa para explicar em que consiste cada um dos seguintes tipos de exame e qual é sua finalidade. Radiografia (raios X). b. Ressonância magnética. Ultrassonografia. d. Tomografia computadorizada. Façam um relatório com as informações obtidas entreguem-no ao professor. Lembrem-se de indicar quais fontes foram consultadas. Podem ser livros, revistas, páginas da internet ou mesmo um profissional da área de Saúde.
CiênCiaa
Ondas eletromagnéticas e o impacto na saúde humana Uma condição ambiental, criada pela ação técnica do homem, na qual sociedade moderna está inserida e é dela cada vez mais dependente, provoca intensa divergência entre os cientistas em relação ao impacto na saúde humana. Trata-se do campo eletromagnético que permeia quase todas as aglomerações humanas. Vive-se, hoje, em um ambiente dominado por ondas eletromagnéticas oriundas da telefonia celular, das redes sem fio, de aparelhos de diagnóstico mesmo de aparelhos de micro-ondas, de modo que se torna premente a análise do impacto nas condições gerais de saúde das populações. sabido que até mesmo produtos utilizados corriqueiramente, como pesticidas agrotóxicos, impactam saúde. A relação entre meio ambiente equilibrado sadia qualidade de vida é, portanto, um vínculo amplamente reconhecido, debatido e, ainda que de maneira incipiente, protegido. O que tem sido pesquisado se o ambiente, permeado por campos eletromagnéticos, pode ser prejudicial à saúde.
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.
Por meio de textos, imagens, infográfico, tabelas e outros recursos, você vai expandir os debates e os conhecimentos sobre os temas tratados no capítulo.
Os raios gama também são usados na obtenção de imagens do interior do corpo. Um composto contendo elemento radioativo
DO PANORAMA
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.
há
medicina diagnóstica
REVEJA
Ondas eletromagnéticas e impacto na saúde humana Uma condição ambiental, criada pela ação técnica do homem, na qual a sociedade moderna está inserida dela cada vez mais dependente, provoca intensa divergência entre os cientistas em relação ao impacto na saúde humana. Trata-se do campo eletromagnético que permeia quase todas as aglomerações humanas. Vive-se, hoje, em um ambiente dominado por ondas eletromagnéticas oriundas da telefonia celular, das redes sem fio, de aparelhos de diagnóstico e mesmo de aparelhos de micro-ondas, de modo que se torna premente análise do impacto nas condições gerais de saúde das populações. E é sabido que até mesmo produtos utilizados corriqueiramente, como pesticidas e agrotóxicos, impactam a saúde. A relação entre meio ambiente equilibrado e sadia qualidade de vida é, portanto, um vínculo amplamente reconhecido, debatido e, ainda que de maneira incipiente, protegido. O que tem sido pesquisado
é se o ambiente, permeado por campos eletromagnéticos, pode ser prejudicial saúde. d CiênCiaa Os raios gama também são usados na obtenção de imagens do interior do corpo. Um composto contendo elemento radioativo administrado ao paciente e, após certo tempo, um aparelho detecta radiação emitida por esse elemento radioativo no interior do corpo, processa os dados colhidos constrói a imagem.
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.
Seu livro também tem alguns ícones com indicações referentes às atividades e aos recursos adicionais.
Capítulo 1
Constituição da matéria 12
Substâncias químicas e elementos químicos 13
Os elementos químicos conhecidos 14
Modelos para a constituição da matéria .............................................................14
Ciências em ação – A caixa preta ...............17
Origens da teoria atômica...............................18
Reveja ..............................................................21
A natureza elétrica da matéria .......................................................... 22
O modelo atômico de Thomson 22
Raios X, radioatividade e estrutura do átomo 24
O modelo atômico de Rutherford ...................26
Núcleo e eletrosfera .........................................28
Uma nova ideia sobre elemento químico ...............................................................29
Decifrando a Ciência ....................................32
Reveja ..............................................................33
Ciências em ação – É estável ou radioativo? ......................................................35
Capítulo 2
Interações de átomos: ligações químicas e transformações 36
Ligações químicas ............................... 36
Átomos isolados e combinados 36
Interações elétricas entre átomos ..................37
Tipos de ligação química: metálica, iônica e covalente .............................................38
Ciências em ação – Obtendo cristais de NaCl ............................................................41
Ligações intermoleculares e as mudanças de estado físico..............................45
Reveja ..............................................................46
Leis de Lavoisier e de Proust e sua interpretação em nível microscópico 46
Representação das transformações químicas 48
Reações de combustão ...................................49
Ciências em ação – Simulando o funcionamento de um extintor de incêndio ......................................................52
Decifrando a Ciência .....................................54
Reveja ..............................................................56
Ciências em ação – Representando a obtenção de amônia ......................................57
Capítulo 5
Evolução e diversidade 127
Aves e mamíferos 128
As aves e o ambiente em que vivem 128
Características das aves....................................128
Adaptações das aves quanto ao hábito alimentar ..........................................................129
Adaptações quanto à locomoção ................131
Comportamento sexual e reprodução.........134
O cuidado com os filhotes .............................135
Os mamíferos e a diversidade 136
Características dos mamíferos .....................136
Alimentação dos mamíferos .........................139
Reprodução e desenvolvimento dos mamíferos ........................................................142
Proteção aos filhotes ......................................143
Reveja ............................................................144
Evolução e biodiversidade 145
O fixismo 145
A teoria evolutiva de Lamarck 145
Evolução e desenvolvimento de aves e Mamíferos ................................................147
Os mamíferos primitivos ................................148
Darwin e a teoria da seleção natural ..........148
A seleção artificial ..................................151
A seleção das espécies domesticadas .......152
A diversidade dos seres vivos .......................153
Diversidade dos indivíduos de uma população ........................................................154
Decifrando a Ciência ..................................155
Reveja ............................................................157
Ciências em ação – Que condições permitiram aos anfíbios ocupar o ambiente terrestre? .....................................158
.......................................... 160
A biodiversidade brasileira ....... 161
Tipos de Unidades de Conservação (UC) 161
Unidades de Conservação de Proteção Integral .............................................................162
Parques Nacionais ..........................................164
Unidades de Conservação de Uso Sustentável ......................................................166
Queimadas e desmatamento........................169
Reveja ............................................................172
Consumo e resíduos sólidos ..... 172
Para onde vão os resíduos sólidos? 173
Alternativas para diminuir o descarte de resíduos sólidos ......................................175
A água é um recurso que pode se esgotar 178
Decifrando a Ciência ....................................180
Reveja ............................................................182
Ciências em ação – Experimento de decomposição ...............................................183
Observe as imagens e responda às questões que as seguem.
A BNCC nesta unidade
Competências gerais: 1, 2, 5
Competências específicas de Ciências da Natureza: 1, 2, 3, 5
Objeto do conhecimento:
• Estrutura da matéria
• Radiações e suas aplicações na saúde
Habilidades: EF09CI01, EF09CI02, EF09CI03, EF09CI04, EF09CI05, EF09CI06, EF09CI07
Temas para o desenvolvimento desta unidade
• Substâncias químicas e elementos químicos
• Modelos para constituição da matéria
• Evolução das ideias sobre o átomo e sua estrutura
• Modelos de Dalton, de Thomson e Rutherford
• Organização dos elementos químicos na tabela periódica
• Partículas atômicas elementares
• Números atômico e de massa dos elementos químicos.
• Tubos de Geissler, raios X e radioatividade
• Ligações químicas
• Ligações intermoleculares e mudanças de estado físico
• Leis de Lavoisier e de Proust.
1 | Em sua opinião, por que o cobre é bom condutor de eletricidade? Resposta pessoal.
2 | Imagine que você tem um equipamento superpotente que lhe permite enxergar o que compõe os materiais sólidos, líquidos e gasosos. Faça um desenho que represente o que você veria no interior da água durante sua fusão e ebulição. Resposta pessoal.
• Representação das transformações químicas
• Triângulo e tetraedro do fogo
• Fontes de luz
• Propagação da luz
• Fenômenos luminosos
• Espectro da luz visível
• Classificação das radiações eletromagnéticas
• Aplicações das radiações eletromagnéticas
• Transmissão e recepção de dados, imagens e sons
1. É pouco provável, nesse momento, que os alunos deem explicações que envolvam a estrutura dos átomos nos metais. É possível que eles respondam: porque o cobre é um metal e os metais são bons condutores; porque o cobre deixa passar a eletricidade por ele, entre outras respostas. É interessante levantar uma discussão sobre as respostas que deram e aproveitar o momento para chamar a atenção deles para a diferença existente entre o que é fato e o que é interpretação desse fato. Um fato é algo observável. Já a interpretação de um fato requer a construção de um argumento plausível que permita explicar a sua ocorrência, de modo que um mesmo fato pode ter diversas interpretações, que podem ser provisórias. É interessante propor aos alunos que verifiquem se as respostas que deram foram baseadas em fatos ou interpretação dos mesmos.
2. Ao fazer um desenho, os alunos expõem um modelo que representa aquilo que imaginam constituir a água e que não podem ver. É possível que representem bolinhas juntas que se afastam um pouco durante a fusão e se afastam mais na ebulição. É importante que expliquem seus desenhos. As ideias dos alunos devem ser aceitas, ainda que incorretas. No decorrer do estudo desse capítulo, eles perceberão que no gelo as partículas não estão mais juntas do que no líquido e sim mais afastadas, pois a densidade do gelo é menor. Ao final do estudo, poderão rever e reelaborar seus desenhos, se necessário.
Objeto do conhecimento:
• Estrutura da Matéria
Habilidades: EF09CI03
Temas para o desenvolvimento do Capítulo:
• Substâncias químicas e elementos químicos
• Modelos para constituição da matéria
• Evolução das ideias sobre o átomo e sua estrutura
• Modelos de Dalton, de Thomson e Rutherford
• Organização dos elementos químicos na tabela periódica
• Partículas atômicas elementares: prótons, nêutrons e elétrons
• Número atômico e número de massa dos elementos químicos.
• Tubos de Geissler, raios X e radioatividade
Solicite aos alunos para que observem atentamente as imagens, chamando a atenção para o fato de, em cada caso, ser utilizada uma única substância como ponto de partida para se obter mais de uma substância. Essa observação é fundamental para que possam ser desenvolvidas as ideias de substâncias simples e compostas e consequentemente um conceito inicial de elemento químico.
Neste momento é desenvolvida uma primeira ideia sobre o que se considera elemento químico, visto aqui como uma substância que não pode ser decomposta em outras substâncias mais simples. Neste capítulo, os alunos poderão verificar como esse conceito sofreu modificações no decorrer da História.
Observe as imagens a seguir, que mostram o que ocorre quando o açúcar comum (sacarose) é aquecido e quando o cloreto de sódio (sal de cozinha) é submetido à ação da corrente elétrica.
Cloreto de sódio (A) aquecido até a fusão, torna-se líquido e é, então, submetido a uma eletrólise (B) na ausência de ar e de água. Desse processo, obtém-se o sódio (C), um metal macio, que pode ser cortado com uma faca comum, e o cloro (D), um gás esverdeado, muito utilizado como bactericida.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
1 | As imagens mostram a ocorrência de transformações químicas? Justifique sua resposta.
2 | O ponto de partida de cada um dos dois processos ilustrados nas imagens ocorre com uma única substância química ou com a mistura de substâncias?
Cada um dos processos começa com uma única substância: sacarose e cloreto de sódio, respectivamente.
Considera-se substância química um material que apresenta o mesmo conjunto de propriedades específicas, independentemente de sua origem ou forma de obtenção. Já as misturas de substâncias químicas têm propriedades que variam de acordo com a origem ou a forma de sua obtenção. As misturas podem ser separadas, resultando em suas substâncias constituintes. E as substâncias químicas, o que as compõe? Podem ser separadas? É o que estudaremos no decorrer deste capítulo.
UNIDADE 1 — Matéria e energia 12
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
É possível classificar as substâncias químicas em dois grupos diferentes: as que podem ser decompostas em outras substâncias químicas (por aquecimento ou fornecimento de energia elétrica) e as que não podem.
Exemplos:
• sacarose – pode ser decomposta em três outras substâncias: carbono, hidrogênio e oxigênio;
• cloreto de sódio – pode ser decomposto em duas outras substâncias, o metal sódio e o gás cloro;
• água – pode ser decomposta em duas outras substâncias, o hidrogênio e o oxigênio;
• sódio – não pode ser decomposto em outras substâncias;
• cobre – não pode ser decomposto em outras substâncias.
As substâncias químicas que podem ser decompostas, originando pelo menos duas substâncias químicas diferentes, são consideradas substâncias químicas compostas ou, simplesmente, compostos químicos
• As substâncias químicas que não podem ser decompostas em duas ou mais substâncias químicas diferentes são consideradas substâncias químicas simples
• As substâncias químicas simples não são decompostas em outras porque são formadas por um único elemento químico. As substâncias químicas compostas são formadas pela combinação de elementos químicos diferentes. Os elementos químicos compõem todas as substâncias que conhecemos.
Pesquisa
A constituição de alguns materiais Pesquise a constituição de diferentes materiais e procure classificá-los em três grupos:
• misturas de substâncias;
• substâncias simples;
• substâncias compostas.
Para isso, utilizando sites de busca na internet, procure informações sobre os seguintes materiais: ouro 18 quilates, ouro 24 quilates, leite de magnésia, diamante, cal viva, cal hidratada, alumina, água boricada, sal de fruta, cloro e soda cáustica.
Em seguida, monte no caderno um quadro com os materiais pesquisados, como o do exemplo a seguir, e preencha-o com base nos resultados encontrados.
MaterialConstituiçãoClassificação
Na sala de aula, você e os colegas compartilharão os quadros que prepararam e discutirão as possíveis diferenças. Orientações no Manual do Professor.
Os estudantes devem construir um quadro como o seguinte:
Essa atividade é muito importante para que os alunos se familiarizem com as diferenças entre misturas, substâncias químicas simples e substâncias químicas compostas. É muito comum a confusão entre substância composta e mistura de substâncias, fato que pode aparecer durante as discussões sobre o quadro que montaram. Caso isso aconteça, reforce o conceito de substância como material que apresenta um conjunto único de propriedades específicas, independentemente de sua origem ou forma de obtenção. Uma substância tem um único componente, seja ele formado por um único elemento químico como no caso da substância simples ou mais de um elemento químico, como no caso da substância composta. Já as misturas têm sempre mais de uma substância em sua composição e, por isso, as propriedades de uma mistura dependem de como e de onde ela foi obtida.
Ouro
Substância simples
Leite de magnésia Hidróxido de magnésio; água.Mistura de substâncias
Diamante Carbono
Cal viva Óxido de cálcio
Cal hidratada Hidróxido de cálcio
Substância simples
Substância composta
Substância composta
O professor pode propor aos alunos que anotem os trechos do vídeo que não tenham entendido bem. Alguns termos utilizados no vídeo podem ser desconhecidos pelos alunos e devem ser esclarecidos. Por exemplo, ustulação é o nome que se dá a uma transformação que ocorre pelo aquecimento de um material em presença de um fluxo de oxigênio.; cátodo e ânodo são os polos (-) e (+), respectivamente, de uma bateria ou de uma fonte de corrente elétrica; eletrólise é um processo químico que ocorre à custa do fornecimento de energia elétrica.
Atualmente, são conhecidos 118 elementos químicos. Noventa deles existem na natureza e os demais foram produzidos pelo ser humano.
Note que o número de elementos químicos é muito pequeno quando comparado ao de substâncias químicas conhecidas, que hoje passa de milhões.
A maioria das substâncias químicas resulta de combinações dos elementos químicos conhecidos em diferentes proporções. Cada elemento químico é representado por um nome e um símbolo próprios.
Os nomes e símbolos são determinados pela International Union of Pure and Applied Chemistry (Iupac, que, em português, significa União Internacional de Química Pura e Aplicada).
O símbolo é formado por uma ou duas letras, por exemplo:
• C é o símbolo do carbono;
• H é o símbolo do hidrogênio;
• Cu é o símbolo do cobre;
• Si é o símbolo do silício;
• O é o símbolo do oxigênio;
• Zn é o símbolo do zinco;
• Mg é o símbolo do magnésio;
• Na é o símbolo do sódio;
• Cl é o símbolo do cloro.
Assista ao vídeo produzido pelo Instituto Brasileiro do Cobre, que mostra as etapas de produção desse metal, disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=blUrOecNYCs (acesso em: 20 jul. 2022).
1 | Que etapas da produção do cobre envolvem a transformação química cujo reagente é o oxigênio? A ustulação.
2 | Em que propriedade dos materiais baseia-se o processo de flotação utilizado na produção do cobre? Na densidade.
3 | Em que etapa da produção de cobre é usada a eletricidade? A última etapa, que é a de purificação.
4 | Que etapas da produção do cobre provocam alterações no meio ambiente?
A mineração e a ustulação, que geram dióxido de enxofre, um gás poluente do ar.
As propriedades dos materiais foram abordadas anteriormente, bem como a caracterização e os modos de utilização dos materiais. Você já estudou também que os materiais são constituídos por uma, duas ou mais substâncias químicas, que, por sua vez, são formadas por um ou mais elementos químicos.
Mas o que constitui um elemento químico? O que torna um elemento químico diferente de outro? Por que um composto químico tem propriedades tão diferentes das apresentadas pelos elementos químicos que o
UNIDADE 1 — Matéria e energia 14
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
constituem? Por que poucos elementos podem originar uma diversidade tão grande de materiais? Para responder a perguntas desse tipo, não basta determinar medidas, realizar cálculos ou fazer observações diretas. É preciso ter imaginação! É preciso procurar “enxergar” aquilo que não se pode ver! É preciso criar modelos
Modelos são representações de imagens, objetos, obras e outras possibilidades de algo que já existiu, existe ou pode vir a existir. Eles geralmente são provisórios, como a maquete de um prédio que será construído. O arquiteto, ao fazer a maquete de um prédio, está criando o modelo de uma edificação que deverá se assemelhar àquilo que ele imaginou. Caso algo não dê certo após iniciada a obra, o modelo criado pode e deve ser modificado.
O estudo da estrutura da matéria, para que possa ser compreendido e não apenas memorizado pelos alunos, requer um trabalho prévio que envolva a ideia de modelo como representação de uma realidade ou de uma suposta realidade. Para tanto, eles devem ser incentivados a todo o momento a construir imagens daquilo que não podem ver, ou seja, a criarem modelos para o “mundo microscópico”. A criação de modelos explicativos para os mais diversos fenômenos é uma atividade rotineira das Ciências e foi com a criação de modelos que as ideias sobre a estrutura da matéria evoluíram e continuam em evolução.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
Representação do modelo heliocêntrico sugerido por Galileu, século XVI.
Se novas informações forem acrescentadas, os modelos devem ser modificados, como no caso dos mapas geográficos, que são atualizados de acordo com as informações geográficas, políticas, econômicas e sociais que ocorrem no mundo. Atualmente, fotografias obtidas por satélites servem de referência para os mapas que utilizamos.
Procure trabalhar os mapas como modelos construídos para representar determinada realidade e, como tais, sofrem modificações à luz de novas informações que venham a surgir. Foram escolhidos mapas do Brasil em diferentes épocas por permitirem melhor comparação pelos alunos. Peça, por exemplo, para compararem as dimensões e nomes dos estados no mapa atual com os anteriores. É desejável também um trabalho conjunto com os professores de Geografia e de História para que as razões dessas mudanças no mapa do Brasil sejam exploradas.
Fonte: VICENTINO, Cláudio. Atlas histórico: geral e Brasil. São Paulo: Scipione, 2011. p. 100.
Cláudio. Atlas histórico: geral e Brasil.
Fonte: VICENTINO, Cláudio. Atlas histórico: geral e Brasil. São Paulo: Scipione, 2011. p. 123.
Fonte: IBGE. Atlas geográfico escolar. Rio de Janeiro: IBGE, 2015. Disponível em: https://atlasescolar.ibge.gov.br/images/ atlas/mapas_brasil/brasil_politico.pdf. Acesso em: 23 jul. 2022.
Representações do território brasileiro em diferentes épocas – os modelos modificam-se quando há novas informações ou novos acontecimentos relativos àquilo que representam.
A caixa-preta
Organizem-se em grupos de quatro alunos.
Nesta atividade, você e seu grupo criarão um modelo de algo que não podem ver utilizando seus conhecimentos para imaginar o que está dentro de uma caixa-preta.
Material:
• caixa-preta (caixa de papelão para embalagens de aproximadamente 8 cm × 8 cm × 10 cm contendo um objeto desconhecido) preparada e lacrada pelo professor;
• dois clipes de metal para papel no 5
• folha de papel sulfite
• lápis
Procedimento
A. Abram os dois clipes, de modo que fiquem com a forma indicada a seguir.
Esquema da preparação do clipe.
B. Manipulem a caixa-preta à vontade – movimentem-na, escutem os sons que vêm de dentro e introduzam os clipes abertos nos orifícios –, procurando coletar o maior número de informações sobre o objeto que está em seu interior.
Essa atividade simulou a construção de um modelo, que costuma ser usado para explicar fatos e fenômenos da natureza. Os modelos são construídos com a utilização de princípios de certa forma semelhantes aos que você utilizou para tentar decifrar o que estava dentro da caixa-preta: indicações indiretas, propriedades observáveis, conhecimentos anteriores, ferramentas, observações experimentais.
Esta atividade visa estimular os alunos a construir um modelo para representar um objeto que está dentro de uma caixa lacrada. Eles não podem vê-lo nem tocá-lo. Assim, terão de construir um modelo com base nas investigações que farão movimentando a caixa e com o uso de dois clipes de papel abertos, que poderão introduzir na caixa para tocar o objeto.
Montagem da caixapreta com os clipes que foram preparados.
C. Individualmente, procure imaginar como é o objeto que está dentro da caixa e depois represente com um desenho, na folha de papel sulfite, aquilo que você imaginou. Escreva as legendas necessárias no desenho.
D. Reúna-se com os colegas de grupo, examinem os desenhos que fizeram e discutam as observações. Em seguida, façam um único desenho que reúna as informações de todo o grupo.
E. Exponham o desenho final para o restante da turma.
1 | Os desenhos dos grupos são muito diferentes ou têm algo em comum?
Resposta pessoal.
2 | Quais desenhos, em sua opinião, representariam melhor o objeto que vocês imaginam estar dentro da caixa-preta? Por quê? Resposta pessoal.
As caixas de papelão podem ser adquiridas em papelarias nas dimensões que você desejar. Poderá também utilizar caixas de embalagens usadas, por exemplo, caixas usadas de gelatina. O importante é que elas sejam de tamanho confortável para o transporte, armazenagem e de fácil manuseio pelos alunos. Lembre-se as caixas devem ter os mesmos objetos para que haja possibilidade de comparação das hipóteses dos alunos.
As respostas a essas questões dependem das observações dos alunos. É provável que sejam diferentes, com alguns aspectos em comum. Não se espera haver desenhos que representem com grandes detalhes o objeto no interior da caixa. Discuta com os alunos a pertinência das diferentes explicações. IMPORTANTE: Não mostre para os alunos o objeto que está na caixa nem permita que a abram. É importante que os alunos percebam que, na Ciência, que é dinâmica, a dúvida está sempre presente e é essa dúvida que a faz evoluir continuamente.
Sugere-se que o objeto desconhecido seja preparado da seguinte forma: introduzir um clipe no furo de uma arruela pequena, de modo que fique bem justo (o clipe poderá ser deformado se necessário). Em seguida, deve-se entrelaçar um elástico no conjunto clipe + arruela, de modo que fique bem apertado. Você pode usar a criatividade e construir outros objetos para a caixa preta. Por exemplo, poderá usar algum objeto preso com outros soltos; um pano que tenha recebido um borrifo de desodorante com perfume; pequenas peças metálicas com pedaços de borracha; um pequeno imã, etc.
Após a introdução do objeto desconhecido pelo professor na caixa, esta deverá ser lacrada com fita adesiva, deixando apenas dois orifícios por onde os alunos introduzirão os clipes abertos. Se achar conveniente, a caixa poderá ser revestida com papel preto. Os alunos, provavelmente, farão referência a objetos por eles já conhecidos. É importante que o professor prepare o objeto.
Pouco se conhece sobre Leucipo: quem foi ele ou até mesmo se ele existiu, não se sabe hoje ao certo e, aparentemente, não se sabia naquela época. Epícuro, por exemplo, negava sua existência, assim como Sexto Empírico. Sobre Demócrito há farta documentação e não há dúvida sobre sua interpretação do mundo constituído por átomos e vazio. Dizia Demócrito:
“O doce é doce por convenção e o amargo é amargo por convenção, o quente por convenção, o frio por convenção, a cor por convenção; na verdade não existe nada além dos átomos e do vazio.”
Essas informações foram obtidas do livro “Demócrito e a política atomista” de Paul Cartledge, traduzido por Angelika Elisabeth Kohnke e publicado pela Editora da Unesp em 2001.
Imutável: que não pode ser modificado.
Após a discussão sobre modelos de modo geral, vamos voltar ao assunto inicial: O que constitui a matéria?
Esse é um questionamento antigo: Anaxágoras de Clazômenas (500 a.C.-428 a.C.), filósofo grego, pensava que os corpos materiais poderiam ser divididos em porções menores, sem limite, conservando suas características iniciais. Ele acreditava que cada corpo fosse composto de elementos imutáveis, que chamou de sperma (que, em grego, significa “semente”), e considerava os corpos algo contínuo, sem espaços vazios
Aristóteles de Estagira (384 a.C.-322 a.C.) escreveu que foi Leucipo de Mileto (480 a.C.-420 a.C.), outro filósofo grego cujos escritos foram perdidos, quem teve as primeiras ideias sobre a existência de espaços vazios entre os elementos que formavam os corpos. Leucipo considerava que o espaço vazio era necessário para que os corpos pudessem se movimentar. O filósofo supunha também que deveria haver infinitos espaços vazios em qualquer corpo para possibilitar os diversos movimentos. Aristóteles, entretanto, não aceitava essas ideias e as rebatia.
Já o filósofo grego Demócrito de Abdera (460 a.C.-370 a.C.) adotou e ampliou essas ideias. Admitia que a matéria fosse formada por átomos (que, em grego, significa “indivisível”) e pelo vazio. Para ele, os átomos seriam pequenas partículas, indivisíveis, invisíveis e em constante movimento (tal como visualizamos partículas de poeira sob um facho de luz), que em grande número formavam a parte corpórea do material, ou seja, a parte que tem massa, e o vazio seria a parte incorpórea (sem nada), na qual os átomos podiam se movimentar.
Demócrito considerava que os átomos seriam constituídos pelo mesmo tipo de material, mas teriam formas e tamanhos diferentes As ideias atomistas tiveram diversos seguidores durante a história, entre eles o cientista irlandês Robert Boyle (1627-1691), que propôs modelos de partículas para explicar o comportamento dos gases. Entretanto, os atomistas foram minoritários por quase 2 mil anos, até o químico francês Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794) apresentar novas ideias sobre elemento químico e o cientista inglês John Dalton (1766-1844) propor uma teoria atômica.
1 — Matéria e energia 18
O modelo atômico de Dalton
John Dalton, com base em seus estudos sobre a atmosfera e em informações colhidas em diferentes trabalhos de outros cientistas, elaborou um modelo para a constituição da matéria, conhecido como teoria atômica de Dalton. Essa teoria, proposta em 1803, pode ser resumida da forma a seguir.
• Os elementos químicos seriam constituídos por partículas extremamente pequenas de matéria, semelhantes a esferas maciças, chamadas átomos, que se manteriam intactas, ou seja, sem nenhuma alteração durante qualquer transformação química.
• Os átomos do mesmo elemento seriam idênticos em todos os aspectos, particularmente em relação à massa. Cada elemento seria caracterizado pela massa de seu átomo, de modo que átomos de elementos diferentes teriam massas diferentes.
• Os átomos de elementos químicos diferentes poderiam se unir, formando átomos compostos. Hoje, atribui-se o nome molécula à partícula resultante da união de átomos.
• A combinação química ocorreria pela união de átomos de elementos químicos diferentes em proporções numéricas simples (entre números inteiros).
Por exemplo:
1 átomo de A + 1 átomo de B;
1 átomo de X + 2 átomos de Y;
2 átomos de Z + 3 átomos de W; e assim por diante.
• Um composto formado por dois elementos químicos diferentes seria chamado binário. Nele, os átomos se combinariam na proporção de 1 : 1, ou seja, um átomo do elemento A para cada átomo do elemento B
Dalton considerava que os compostos binários fossem mais estáveis. Assim, a água, por exemplo, era o único composto conhecido formado pelos elementos hidrogênio e oxigênio. Logo, pela teoria de Dalton, seria um composto binário que, de acordo com os símbolos atuais, seria HO e não H2O, como conhecemos hoje. Para representar os elementos químicos, Dalton propôs um conjunto de símbolos muito diferente dos que conhecemos hoje.
O modelo atômico de Dalton constituiu a primeira Teoria Atômica. A ideia dos átomos como esferas maciças com pesos diferentes de um elemento para outro, ainda que não explique diversos fenômenos, especialmente os que envolvem cargas elétricas, é muito útil para interpretar as leis de Lavoisier e de Proust. Além do mais, foi também um modelo que introduziu uma simbologia lógica para a representação de elementos e compostos.
hidrogênio carbono enxof re alumínio potássio chumbo água amônia óxido carbônico
C
S
ácido sulfúrico
nitrogênio oxigênio fósforo sódio cobre prata ácido carbônico
Representação dos símbolos propostos por Dalton para os elementos químicos.
A ideia desse texto é mostrar aos alunos que as ideias se modificam no decorrer da História, tendo como base as concepções sobre elemento químico de Lavoisier e Dalton. Essa é uma das características da Ciência: o dinamismo. É importante ressaltar aos alunos que o fato de surgir uma nova ideia não invalida as anteriores, que continuam a ser úteis para a interpretação de vários fenômenos.
Compare os conceitos a seguir.
• O elemento químico pode ser considerado uma substância impossível de ser desdobrada em outras mais simples (de acordo com as ideias de Lavoisier).
• O elemento químico pode ser considerado uma substância formada por átomos iguais e de mesma massa (de acordo com as ideias de Dalton).
Essas duas concepções não são opostas, apenas uma procura interpretar a outra: se uma substância química pode ser desdobrada em outras mais simples, é porque deve ser formada por átomos compostos (atualmente chamados de moléculas), segundo Dalton. Na decomposição, tais átomos compostos separavam-se em átomos isolados, que não poderiam ser divididos, como afirmava Lavoisier. Veja o esquema a seguir, que relaciona essas duas concepções de elemento químico.
água (composto químico)
água (formada por átomos de massas diferentes)
decompõe-se em
decompõe-se em
hidrogênio (elemento químico)
oxigênio (elemento químico)
Reprodução
Glossário
Desmerecer: fazer perder o valor; desvalorizar.
Instável: sem estabilidade; mutável.
Radiação UV: radiação ultravioleta; radiação invisível ao olho humano, com energia maior que a da luz visível.
hidrogênio (formado por átomos de mesma massa)
oxigênio (formado por átomos de mesma massa)
Atualmente, sabe-se que a água é formada por átomos de hidrogênio e de oxigênio na proporção de 2 : 1, ou seja, sua fórmula com os símbolos atuais é H2O. Esse fato, entretanto, não desmerece o trabalho de Dalton. Se os instrumentos de medida utilizados na época fossem um pouco mais exatos, é bem possível que ele não tivesse tanta certeza de que os compostos binários fossem realmente os mais estáveis.
Cabe ressaltar que o agrupamento de átomos atualmente representado por HO existe, mas é extremamente instável, ou seja, muito reativo, e por isso se transforma facilmente em outras substâncias. Essa combinação de hidrogênio com oxigênio existe na atmosfera e é responsável pela formação de diversos poluentes quando em contato com gases emitidos pela combustão resultante de atividades humanas.
Entre esses poluentes, podem ser citados o nitrato de peroxiacetila, composto altamente irritante para os olhos, e o ozônio (O3), que se forma na camada mais baixa da atmosfera (troposfera), e não na estratosfera, onde funciona como filtro para as radiações UV. O ozônio que se forma na troposfera é um dos poluentes que mais preocupam os órgãos ambientais hoje.
A teoria atômica de Dalton foi e ainda é muito importante para a interpretação de determinados comportamentos dos materiais.
UNIDADE 1 — Matéria e energia 20
Antes de ler o texto desta seção, reflita sobre o título. Você acha que é necessário ver para acreditar? Agora, leia-o com atenção.
É necessário ver para acreditar?
[...] um novo inquilino é informado por seu vizinho de que o coletor de lixo passa todas as quintas-feiras de madrugada. [...] O inquilino, um cientista, aceita a informação do vizinho (que teve oportunidade de fazer observação sobre o assunto). Contudo, ele aceita-a provisoriamente até que ele próprio tenha a prova para tirar a conclusão.
Depois de algumas semanas, o novo locatário fez numerosas observações relacionadas à existência de um coletor de lixo às quintas-feiras. A mais importante é o desaparecimento do lixo na manhã das quintas-feiras. [...] E há outras observações suplementares que são sugestivas. Não raro, é ele acordado às 5 horas da madrugada de quinta-feira por um forte barulho e ruído de caminhão. Ocasionalmente, o barulho é acompanhado por um alegre assobio, às vezes por um latido de cachorro. O inquilino tem agora muitas razões para acreditar na existência de um coletor de lixo. Entretanto, jamais o viu. [...]
CHEMICAL education material study. Química: uma ciência experimental. São Paulo: Edart, 1969. v. 2, p. 320.
Respostas no Manual do Professor.
1 | O inquilino nunca viu o coletor de lixo. Ainda assim, acredita que esse coletor passa no local no dia da semana e no horário informados. Por quê?
2 | Você e os colegas acreditam que o inquilino está correto?
3 | Em que a comunidade científica deve se basear para acreditar que o átomo existe, já que ninguém o viu?
4 | Você e os colegas acreditam na existência de átomos? Por quê?
5 | O que há em comum entre o comportamento do inquilino, que acredita que o coletor de lixo passa por sua casa, e o comportamento dos membros da comunidade científica, que acreditam que o átomo existe?
Respostas no Manual do Professor.
1 | Cite uma semelhança e uma diferença entre as ideias de Anaxágoras e as de Demócrito.
2 | A água era o único composto formado apenas de hidrogênio e oxigênio conhecido na época de Dalton. Considerando esse fato, qual deveria ser a representação da água de acordo com os símbolos propostos por Dalton?
3 | De acordo com a teoria de Dalton, poderia existir um “átomo composto” formado por dois átomos de hidrogênio?
4 | O que pode levar um modelo a ser aprimorado ou substituído?
A ideia central desse fórum é levar os alunos a refletirem sobre uma situação em que uma pessoa acredita em um acontecimento sem tê-lo visto ocorrer, baseando-se em observações e informações indiretas. Nas questões propostas para discussão no fórum, procura-se traçar um paralelo com as ideias adotadas pela Ciência sobre a existência de átomos.
1. Ambos acreditavam que a matéria seria divisível em porções menores. Porém, para Anaxágoras, essa divisão ocorreria de forma ilimitada e contínua, sem espaços vazios e para Demócrito, a divisão chegaria a uma partícula indivisível (o átomo) que se movimentava em espaços vazios.
2.
3. Não. Dalton não acreditava que átomos de mesmo elemento pudessem unir-se entre si.
4. Um modelo pode ser aprimorado ou até mesmo substituído sempre que novos fatos surgirem e que o modelo seja insuficiente para explicá-los.
Ao discutir o modelo atômico de Thomson, é importante ressaltar que o modelo de Dalton, por não considerar cargas elétricas, não possibilitava a interpretação de fenômenos elétricos. Entretanto, esse fato não implica no abandono desse modelo, que continua sendo útil especialmente na interpretação das leis ponderais das transformações químicas.
É importante ressaltar também que os trabalhos de Thomson só foram possíveis pelo avanço da tecnologia, que possibilitou a obtenção de baixas pressões, próximas do vácuo e a obtenção de altas tensões elétricas.
Modificações feitas no modelo atômico no decorrer da história possibilitaram a apresentação das propriedades dos materiais que não podiam ser explicadas por meio da teoria atômica de Dalton. Essas mudanças aprimoraram a explicação de outras propriedades. É o caso da condutibilidade elétrica.
Um dos primeiros modelos para o átomo que considerava cargas elétricas foi proposto pelo físico inglês Joseph John Thomson (1856-1940), mais conhecido como J. J. Thomson. Esse modelo atômico, proposto em 1898 e bem aceito na época, incluía cargas elétricas positivas e negativas.
Thomson, assim como Dalton, imaginou que o átomo fosse uma esfera maciça, mas que apresentava algumas diferenças fundamentais: seria dotada de carga elétrica positiva e nela estariam corpúsculos (partículas muito pequenas) de carga elétrica negativa. A existência de partículas de carga elétrica negativa nos átomos já havia sido sugerida, em 1891, por G. Johnstone Stoney, que deu a elas o nome elétrons
Glossário
Gás rarefeito: gás sob pressão muito baixa.
Uma das razões que levaram Thomson a desenvolver esse modelo foi a tentativa de explicar por que um gás rarefeito, quando submetido a altas-tensões elétricas (cerca de 20000 volts), origina um movimento direcionado de cargas elétricas, fato que acontecia dentro do tubo de
Representação esquemática do tubo de Geissler, em que descargas elétricas ocorrem em um gás sob baixa pressão. Esse tubo foi o precursor das lâmpadas fluorescentes atuais.
Esse fenômeno confrontava com o modelo de Dalton, pois ele não admitia a existência de cargas elétricas no átomo. Com o modelo de Thomson, esse fenômeno poderia ser explicado da seguinte maneira: sob altas-tensões, elétrons (partículas com carga negativa) seriam arrancados do átomo e se dirigiriam a uma placa carregada positivamente (eletrodo positivo), e a parte restante do átomo (a esfera de carga positiva com os elétrons que não teriam sido arrancados) iria em direção à placa carregada negativamente (eletrodo negativo).
O modelo atômico de Thomson também poderia explicar, na época, por que os metais conduzem a corrente elétrica: os elétrons seriam arrancados dos átomos – quando o metal fosse submetido a tensões elétricas –, movimentando-se em direção ao polo positivo da fonte de energia. O lugar desses elétrons seria tomado por outros provenientes do polo negativo da fonte.
O tubo de neon, assim como o tubo de Geissler, é formado por um recipiente de vidro totalmente fechado e conectado a dois polos elétricos (ou eletrodos) em suas extremidades: um positivo e outro negativo. Esse tubo de vidro é preenchido por um gás rarefeito que, ao receber alta-tensão elétrica entre os eletrodos, emite luz, mas não calor. O neônio é o gás que preenche o tubo dos anúncios luminosos, conhecidos como neons.
Heinrich Geissler [(1814-1879)] nasceu [...] em um vilarejo de Igelshieb, no estado de Turínguia, na Alemanha. É uma figura bem conhecida na história dos instrumentos científicos, pois os descendentes de seus experimentos, o tubo de Geissler e a bomba de mercúrio, ainda podem ser vistos em uso.
Geissler, no entanto, passou uma década de sua vida como um “caixeiro-viajante”, fabricando instrumentos e, posteriormente, fazendo mostras em cidades como Bonn, uma nova cidade universitária com grande demanda de instrumentos laboratoriais. Lá, Geissler trabalhou junto a químicos, físicos, médicos, fisiologistas e mineralogistas [...].
A partir de 1855, participou regularmente de mostras envolvendo vários países, ganhando medalhas e outros prêmios pelos seus aparatos científicos. Geissler fez alguns tubos que ficaram conhecidos, mais tarde, como “tubos de Geissler”, lâmpadas ornamentais, em 1857. A produção em larga escala desses instrumentos começou em 1880, após a morte de Heinrich. Foi enterrado em 1879, na cidade onde trabalhava, em Bonn, Alemanha.
PIERES, Adriano; DALT, Silvana da. Raios Catódicos. UFRGS: Porto Alegre, 2011. Disponível em: http://www.ufrgs.br/tri/sead/publicacoes/documentos/livroraios-catodicos-1. Acesso em: 7 jun. 2022.
1 | O precursor dos tubos de neon, muito utilizados em anúncios luminosos, é o tubo de Geissler. Faça uma breve pesquisa a respeito do funcionamento dos tubos de neon e indique as semelhanças entre eles e o tubo de Geissler. Resposta no Manual do Professor.
Assim como Geissler, muitos instrumentistas acabaram por se tornar cientistas: Heinrich Hertz, Nikola Tesla e Michael Faraday começaram as respectivas carreiras como instrumentistas e inventores antes de se tornarem físicos ou engenheiros. As ciências experimentais abrangem as disciplinas e subdisciplinas preocupadas com a observação de fenômenos naturais e, como tais, devem estar sempre associadas às práticas de investigação e validação de hipóteses.
Raios X, radioatividade e estrutura do átomo
Esse texto aborda a importância da descoberta dos raios X e da radioatividade para a evolução do modelo atômico. Uma sugestão para o trabalho com esse texto é solicitar que os alunos façam uma linha do tempo indicando as datas e os acontecimentos que estão mencionados no texto. Para isso, a leitura do texto pode ser feita em sala de aula com os alunos se revezando e com paradas para o levantamento de dúvidas.
Algumas propriedades da maioria dos metais, como brilho, opacidade, maleabilidade, ductilidade e alta densidade, eram explicadas pelo fato de eles serem constituídos por átomos muito próximos entre si, propiciando um “empacotamento” tão grande que nem mesmo os raios X (radiação de alta energia) conseguiam ultrapassar. Isso é bem notado na primeira chapa de raios X, produzida pelo físico alemão Wilhelm Konrad Roentgen (1845-1923). Nessa chapa, nota-se que o anel metálico em um dos dedos da mão de uma senhora de 79 anos submetida aos raios X ficou totalmente opaco, mais do que os ossos.
Luminescência: capacidade de emitir luz por processos mecânicos, químicos, elétricos ou pela ação da luz.
Radioatividade: propriedade que certos átomos (ou corpos) têm de emitir radiação invisível, capaz de impressionar chapas fotográficas, excitar gases etc.
Pouco tempo depois, o físico francês Antoine Henri Becquerel (1852-1908) notou que compostos luminescentes de urânio, obtidos de um mineral conhecido como pechblenda, emitiam um tipo de radiação capaz de sensibilizar chapas fotográficas, mesmo quando protegidas da luz visível. Imediatamente, ele associou essa radiação aos raios X, pensando que as substâncias luminescentes de urânio emitiam raios X.
Em 1898, a físico-química polaco-francesa Marie Curie (1867-1934) e seu marido, o físico francês Pierre Curie (1859-1906), iniciaram os trabalhos com radioatividade Pesquisaram os “raios de Becquerel” procurando separar os componentes da pechblenda para obter os elementos responsáveis pela emissão das radiações capazes de sensibilizar chapas fotográficas. Desse modo, conseguiram isolar os elementos químicos polônio e rádio, que estão entre os responsáveis pela radioatividade emitida por esse mineral. As contribuições da pesquisadora, que provavelmente morreu de câncer causado pela intensa radiação a que foi submetida durante suas
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Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
pesquisas, renderam-lhe dois prêmios Nobel, em 1903 e 1911. O primeiro, de Física, foi recebido também por seu marido, Pierre Curie, e Becquerel, pela descoberta do elemento polônio; o segundo, de Química, apenas por ela, por ter isolado o elemento rádio puro.
Os trabalhos de Becquerel, do casal Curie, de Thomson e de outros pesquisadores provaram que a radiação emitida espontaneamente pelos materiais radioativos era diferente dos raios X de Roentgen. Foram detectadas e caracterizadas, inicialmente, substâncias que emitem três tipos de radiação, chamados de alfa (α), beta (β) e gama (γ).
Esses três tipos de radiação diferem bastante: a radiação alfa é constituída por partículas de carga elétrica positiva e tem pequeno poder de penetração – é barrada, por exemplo, por uma folha de papelão. A radiação beta é constituída por partículas que têm carga elétrica negativa e não é capaz de atravessar materiais de maior espessura, como uma placa de madeira com 2,5 cm. A radiação gama não tem carga elétrica, consiste em ondas eletromagnéticas de alta energia, invisíveis, com poder de penetração maior do que o dos raios X e capacidade de atravessar paredes de concreto de 1 m de espessura, sendo barrada por blocos de chumbo (com espessura maior que 10 cm).
A descoberta e o estudo das características da radioatividade foram decisivos para o aprofundamento das ideias sobre a constituição do átomo, ou seja, sobre sua estrutura, como você verá a seguir.
ESPIRITO SANTO, Brunilde Mendes. Marie Curie: coragem, determinação, persistência Catanduva: Boa Nova, 2020.
O livro conta a história de uma mulher cujos trabalhos tiveram grande impacto no desenvolvimento do conhecimento científico. Ainda criança, perdeu a mãe e a irmã mais velha, vítimas das doenças tifo e tuberculose. Encorajada pelo pai, um professor de Física e Matemática, interessou-se pelas Ciências. Depois de formada na renomada Universidade de Sorbonne, em Paris, iniciou os estudos sobre a radioatividade com seu marido, Pierre Curie, no final do século XIX. Eles descobriram dois elementos químicos, o polônio e o rádio, ambos de extrema importância à pesquisa científica médica. A polonesa Marie Curie foi a primeira mulher a ganhar um Prêmio Nobel, em 1903.
O modelo de Thomson foi muito satisfatório até 1911, ano em que o físico neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937) publicou sua análise e conclusões sobre os dados experimentais obtidos que o levaram a uma nova proposta de modelo para o átomo. Rutherford e os colaboradores Ernest Marsden (1889-1970) e Hans Geiger (1882-1945), ao investigar o comportamento da radiação constituída por partículas alfa quando elas atingissem lâminas metálicas de diferentes espessuras, obtiveram um resultado que não poderia ser explicado por meio de um modelo maciço para o átomo, como era proposto por Thomson.
Já se sabia que as partículas alfa tinham pequeno poder de penetração e, portanto, sua trajetória era facilmente desacelerada por lâminas metálicas, ainda que finas como uma folha de papel. Entretanto, Rutherford e seus colaboradores conseguiram obter lâminas ainda mais finas, quase transparentes, dos metais ouro e platina (que são muito maleáveis). Ao exporem uma lâmina desse tipo a uma fonte de polônio, que emite radiação alfa, notaram que a maioria dessas partículas atravessava a lâmina como se não houvesse nenhum obstáculo à sua frente. Algumas sofriam leves desvios e poucas sofriam grandes desvios, chegando a voltar em direção à fonte de polônio.
Os cientistas conseguiram detectar essas partículas com o uso de um anteparo móvel, revestido com sulfeto de zinco,
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substância que, ao interagir com essa radiação, emitia luz. Assim, cada ponto do anteparo que ficava luminescente indicava que um feixe de partículas alfa o atingira.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
Representação do experimento de Rutherford, Marsden e Geiger.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
Representação dos resultados obtidos por Rutherford, Marsden e Geiger – a maior parte das partículas alfa passava sem desvios pela finíssima lâmina metálica; algumas sofriam pequenos desvios e poucas, grandes desvios.
Esse resultado surpreendeu Rutherford, pois, como considerava que os átomos eram maciços e muito próximos uns aos outros nos metais, para ele, apenas dois resultados seriam possíveis: ou todas as partículas conseguiriam atravessar a lâmina, pois teriam energia suficiente para desestruturar o “empacotamento” dos átomos, ou nenhuma conseguiria atravessar a lâmina, e, assim, todas voltariam ou seriam absorvidas.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
Todas as partículas seriam barradas pela lâmina.
Todas as partículas conseguiriam atravessar a lâmina.
Representação dos resultados que poderiam ser explicados pelo modelo atômico de Thomson.
Muitas vezes há uma certa confusão relacionada ao modelo de Rutherford. Muitos caracterizam esse modelo como um núcleo central rodeado por elétrons movendo-se em órbitas circulares, em uma clara confusão com o modelo que sofreu alterações propostas por Bohr, conhecido como Rutherford-Bohr. Sugerimos que você leia os seguintes textos, extraídos do livro “Sobre a constituição de átomos e moléculas -II volume” de Niels Bohr, terceira edição, publicado em Portugal pela Fundação Calouste Gulbenkian no ano de 1989. O primeiro texto encontra-se na Introdução do livro escrita por Léon Rosenfeld. O segundo foi escrito pelo próprio Niels Bohr em suas memórias publicadas em 1913.
Texto
A descoberta do núcleo atômico pode ser datada das últimas semanas do ano de 1910, quando Rutherford refletia sobre a inesperada ocorrência de grandes ângulos de dispersão de partículas α em placas metálicas. No fim da notável memória de 1911 na qual refere a sua análise e conclusões, Rutherford cita um artigo de 1904 do físico japonês H.Nagaoka, que pela época da descoberta tinha estado de visita a Manchester no decurso de suas viagens à Europa. Neste primeiro estudo, Nagaoka considera, sob o nome de <<sistema saturniano>> um modelo de átomo formado por uma partícula central carregada positivamente rodeada por anéis de elétrons girando com velocidade angular comum.Rutherford nota acertadamente que para o seu próprio raciocínio, no qual ele também tinha que mostrar que a carga negativa do átomo tinha efeito desprezível sobre a dispersão da partícula α, a distribuição real desta carga não tem importância, não fazendo mais qualquer comentário sobre esse ponto.
Texto 2
Seguindo a teoria de Rutherford, supomos que os átomos dos elementos são formados por um núcleo carregado positivamente rodeado por um enxame de elétrons. No núcleo está concentrada a parte essencial da massa do átomo, sendo as suas dimensões lineares extremamente pequenas em comparação com as distâncias entre os elétrons que o rodeiam. (...)
(...) Postularemos que os elétrons estão dispostos em intervalos angulares iguais, rodando sobre anéis coaxiais em torno do núcleo.
O fato de apenas alguns feixes de partículas sofrerem desvios (grandes ou pequenos) levou Rutherford e seus colaboradores a imaginar que somente uma porção muito pequena do átomo fosse maciça, constituindo-se obstáculo para aquelas partículas que a atingissem. A maior parte do átomo deveria ser pouco densa e, por isso, não oferecia obstáculo algum à passagem das partículas alfa.
Rutherford e seus colaboradores admitiram que a pequena porção maciça do átomo, chamada núcleo, fosse dotada de carga elétrica positiva, o que justificaria os desvios sofridos pelas partículas alfa que a atingiam. Afinal, essas partículas têm carga elétrica positiva e, como já se sabia na época, cargas elétricas de mesmo sinal repelem-se. Segundo Rutherford, a maior parte do átomo, denominada eletrosfera, era pouco densa, e nela se encontravam, em intenso movimento, os elétrons.
Partículas do núcleo
Tendo como referência o hidrogênio, o elemento químico mais “leve”, nomeou-se o núcleo (positivo) do átomo de próton, e a ele foi atribuído o número atômico de valor 1. Os números atômicos, ou seja, os números de prótons dos núcleos dos demais elementos, eram estabelecidos pela comparação de suas massas com a massa do átomo de hidrogênio.
Em 1913, o físico inglês Henry Gwyn Jeffreys Moseley (1887-1915) esclareceu que o número atômico estava relacionado com a carga do núcleo, e não com a massa, pois havia sido descoberto, também em 1913, por Thomson, que o mesmo elemento químico poderia ter massas diferentes. Deveria haver, então, outro tipo de partícula no núcleo dos átomos, além dos prótons, que justificasse as diferentes massas para o mesmo elemento químico.
Isso só foi confirmado em 1932 por James Chadwick (1891-1974), que – baseado em experimentos com materiais radioativos – descobriu a existência de uma partícula de massa praticamente igual à do próton, porém sem carga elétrica. A essa partícula foi dado o nome de nêutron. Assim, o modelo atômico aprimorou-se.
Nesses textos, é possível notar que Rutherford não considerava importante a organização das cargas negativas no átomo – essas se movimentavam como um enxame. Foi Bohr quem postulou a distribuição de elétrons em anéis. Por isso, esse modelo alterado ficou conhecido como modelo de Rutherford-Bohr
O átomo, portanto, é constituído por um núcleo, em que estão os prótons e os nêutrons, e por uma eletrosfera, em que estão os elétrons.
Hoje já se sabe que o próton e o nêutron são constituídos por partículas ainda menores: os quarks. Entretanto, o próton e o nêutron ainda são considerados as partículas fundamentais do núcleo dos átomos.
Uma nova ideia sobre elemento químico
Continuando com o tema “as ideias mudam”, esse item procura mostrar que o conceito de elemento químico evoluiu, chegando a uma partícula do núcleo para defini-lo. Isso deve ficar claro para os alunos.
Com as modificações das ideias sobre a constituição da matéria, também se modificaram as ideias sobre o elemento químico, agora definido pelo número de prótons.
Átomos de mesmo número de prótons (número atômico) são átomos do mesmo elemento químico. Assim, qualquer átomo que tenha 1 próton no núcleo é do elemento químico hidrogênio; qualquer átomo com 29 prótons é do elemento químico cobre, estejam eles formando substâncias simples ou compostas. Deve-se ressaltar que essa nova ideia sobre elemento químico não implica simplesmente “jogar fora” concepções anteriores, mas reinterpretá-las à luz desses novos conhecimentos.
O ser humano sempre buscou organizar os materiais conhecidos, tentando encontrar semelhanças entre eles e agrupá-los de acordo com essas semelhanças. É o que fazemos, por exemplo, quando arrumamos uma coleção.
O que diferencia uma coleção de um simples amontoado de objetos é a organização. Juntar selos, carrinhos e figurinhas é diferente de ordenar esses objetos. Para organizá-los são necessários critérios.
Organizar os elementos químicos conhecidos foi um problema enfrentado por muitos no decorrer da história. Várias tentativas foram feitas; todas tiveram vantagens e desvantagens. A tabela periódica atual, representada a seguir, é o resultado de todos esses esforços e, mesmo assim, ainda é alvo de tentativas de mudanças.
Representação do modelo atômico formado por um núcleo envolvido pela eletrosfera. Esta imagem é de um átomo neutro, porque as quantidades de cargas positivas e negativas são iguais.
Essa é uma versão simplificada da tabela periódica. A versão completa inclui valores como massa atômica. Esses valores equivalem à média ponderada dos números de massa dos isótopos do elemento considerando sua abundância na natureza. Para os elementos artificiais, o valor entre parênteses corresponde ao número de massa do isótopo mais estável.
Como atividade complementar, você pode pedir para os alunos pesquisarem os valores de massa atômica de alguns elementos, como o carbono e o oxigênio, por exemplo, e as massas de seus isótopos.
Nessa tabela, os elementos estão dispostos em ordem crescente de seus números atômicos. O número que aparece acima do símbolo do elemento é seu número atômico, ou seja, seu número de prótons.
Átomos de mesmo elemento que têm número de nêutrons diferentes são isótopos entre si. Por exemplo: existem na natureza três isótopos do elemento carbono, que tem número atômico 6 e, portanto, 6 prótons no núcleo de seus átomos. Um desses isótopos, o mais abundante, tem em seu núcleo 6 nêutrons; outro tem 7 nêutrons e o outro, 8 nêutrons.
O número de massa de um átomo é definido pela soma do número de prótons e de nêutrons presentes em seu núcleo.
número de massa = número de prótons + número de nêutrons
Assim, os três isótopos naturais do carbono (C) apresentam números de massa iguais a: 6 + 6 = 12 6 + 7 = 13 6 + 8 = 14 Esses isótopos são representados por qualquer uma das seguintes formas:
• 12C, 13 C e 14 C;
• C-12, C-13 e C-14;
• carbono-12, carbono-13 e carbono-14.
Os isótopos dos demais elementos são representados da mesma maneira. Por exemplo, o isótopo de número de massa 131 do elemento iodo pode ser representado por: iodo-131, I-131 ou 131I.
A curiosidade, a desinformação e a irresponsabilidade propiciaram o maior acidente radioativo brasileiro, com centenas de contaminados e várias vítimas fatais. O ocorrido foi em Goiânia, em 13 de setembro de 1987.
Catadores de materiais recicláveis, ao vasculharem as antigas instalações do Instituto Goiano de Radioterapia, encontraram um aparelho de radioterapia abandonado. Eles desmontaram a máquina e venderam o material, que tinha césio-137, a um ferro-velho. O césio (Cs) é um elemento químico de número atômico 55. Seu isótopo césio 137 é produzido artificialmente e a radiação que ele emite é usada no tratamento de câncer. O contato inapropriado com o césio-137 pode causar sérios danos à saúde, inclusive a morte.
Os donos do ferro-velho, quando desmontaram a máquina, expuseram um pó branco-azulado, que brilhava no escuro. Esse pó despertou a curiosidade das pessoas que passavam pelo ferro-velho. Alheias ao perigo que corriam, essas pessoas manipularam e distribuíram aos amigos o material radiativo.
Em primeiro lugar, é interessante definir o que é rejeito (“lixo radioativo”). Proponha para isso uma analogia por meio de um experimento mental: temos uma caixa contendo um número extraordinariamente grande de balas. Peça aos alunos que estimem um valor bem alto quanto ao número de balas. Declare que, a cada dia, um indivíduo vai tirar metade da quantidade total de balas que estiver na caixa: em quantos dias a caixa se esvaziará? Os alunos podem trabalhar com a calculadora. Faça que percebam que a cada dia o número de balas é menor, mas demorará a chegar a zero, e relacione esse efeito aos rejeitos radioativos: amostras de material cuja emissão de radiação é baixa demais para servir na função original, mas não é nula. Peça que investiguem um aparelho cujo funcionamento depende de radioisótopos. Nessa pesquisa, provavelmente eles encontrarão a noção de meia-vida, conceito que pode ser discutido brevemente. O importante nesse momento é atentar para os cuidados no descarte desses materiais
1. As respostas podem variar desde delegar as responsabilidades aos órgãos públicos até a capacitação dos envolvidos e os cuidados com o descarte em locais adequados. De todo modo, a discussão deve passar pela observância das normas de segurança, controle em todo o processo de utilização e descarte e envolvimento dos profissionais.
2. Os proprietários têm responsabilidade no acidente, pois não deveriam ter abandonado um equipamento com material radioativo e sim ter dado a ele o destino correto, estabelecido pelos órgãos oficiais competentes.
As interpretações de Lavoisier tinham como base os trabalhos de Robert Boyle com os gases, e, mais anteriormente, os de Demócrito e Empédocles. Para este, por exemplo, o osso era composto de duas partes de terra, duas de água e quatro de fogo – o que implica aceitar a existência de partículas ou entes formadores da matéria. Essas são as bases do atomismo que culminou com a teoria atômica de Dalton.
Saiba mais em: ALMEIDA, E. S. Teoria atômica grega. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 5, n. 2, p. 53, dez. 1983. Disponível em: http://www.sbfisica.org.br/ rbef/pdf/vol05a15.pdf; Acesso em: 30 maio 2022.
Não demorou para que os sintomas de contaminação por radiação aparecessem. A Comissão Nacional Nuclear foi acionada. As pessoas contaminadas passaram a ser tratadas em hospitais, e toda a área que entrou em contato com o césio-137 foi isolada. No entanto, não foi possível evitar a morte de várias pessoas e sérios prejuízos à saúde de muitas outras.
TV BRASIL. Césio 137: maior acidente radioativo do Brasil completa 32 anos. [2019]. Disponível em: https://tvbrasil.ebc. com.br/reporter-brasil/2019/09/cesio-137-maior-acidente-radioativo-do-brasil-completa-32-anos. Acesso em: 20 jul. 2022. Após a leitura do texto, discutam: Respostas no Manual do Professor.
1 | Que medidas você e os colegas proporiam para evitar acidentes dessa natureza?
2 | Qual é a responsabilidade dos proprietários do equipamento que foi descartado?
Reveja suas respostas às questões propostas na abertura desta unidade, na seção Panorama, e corrija-as, se necessário.
As ideias sobre elementos como constituintes dos materiais foram diversas no decorrer da história da humanidade.
Empédocles de Agrigento (490 a.C.-435 a.C.) admitia a existência de quatro elementos – água, terra, fogo e ar – como os constituintes de todos os materiais. Forças de amor e de ódio eram as responsáveis pela união e pela separação desses elementos.
Aristóteles de Estagira (384 a.C.-322 a.C.) adotou e organizou as ideias de Empédocles. Cerca de 2 mil anos depois, período de predomínio das ideias de Aristóteles, um nobre médico suíço, que atribuiu a si próprio o apelido de Paracelso (seu nome era Philippus Aureolus Theophrastus Bombastus von Hohenheim), buscava princípios para a cura de doenças. Coletou e reformulou ideias, sugerindo que a matéria tivesse como elementos constituintes três princípios, enxofre, mercúrio e sal (não como consideramos hoje esses elementos), responsáveis, respectivamente, pela combustão, fluidez e solidez. Assim, nasceu a iatroquímica, uma corrente de pensamento da Medicina, difundida no século XVII, que atribuía a causas químicas todos os fenômenos fisiológicos e patológicos.
Foi somente por meio dos trabalhos do químico francês Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794) que as ideias acerca de elementos químicos modificaram-se significativamente.
Utilizando o equipamento representado na figura, Lavoisier
Aristóteles também admitia que a matéria era formada pelos quatro elementos, mas que deveria haver algo único (substrato), impossível de ser isolado, que absorvia quatro atributos ou qualidades primárias: quente, frio, úmido e seco. Duas a duas, essas qualidades juntavam-se ao substrato para formar o elemento:
demonstrou, por exemplo, que a água poderia ser formada de hidrogênio e de oxigênio e que, portanto, ela não era um elemento, e sim um composto.
Você pode utilizar as respostas dadas pelos alunos a essas questões como parte da avaliação bimestral. São questões que abordam os principais conceitos tratados no capítulo.
substrato + quente + úmido = ar
substrato + quente + seco = fogo substrato + frio + úmido = água substrato + frio + seco = terra
Hidrogênio e oxigênio foram introduzidos no balão pelas aberturas laterais. Com uma faísca elétrica (produzida dentro do balão), formou-se um líquido incolor e transparente, que, por suas propriedades, Lavoisier concluiu ser água.
Os trabalhos de Lavoisier foram um marco na história das Ciências. Ao demonstrar experimentalmente que a água não era elemento, Lavoisier fez cair por terra a ideia dos quatro elementos e a concepção de elemento químico, que passou a ser considerada uma substância que não pode ser desdobrada em outras (ou que não pode ser formada pela combinação de duas ou mais substâncias).
1 | O que havia em comum entre as ideias de Empédocles e de Aristóteles? Em que elas eram diferentes?
Ambos acreditavam que a matéria era formada por quatro elementos. Aristóteles, porém, acreditava que havia algo em comum entre eles (o substrato), que se diferenciavam pelas qualidades a eles atribuídas.
2 | Em que Lavoisier fundamentou-se para afirmar que a água não é um elemento?
Lavoisier concluiu que a água não era um elemento porque podia ser produzida juntando-se elementos; em outras palavras, a água podia ser decomposta em outros materiais.
1 | Compare os modelos atômicos de Dalton e de Thomson e indique o que eles têm em comum e em que diferem. Faça o mesmo com os modelos de Thomson e Rutherford.
2 | Leia as afirmações abaixo, referentes às características de um elemento químico, e escreva no caderno a que ideias elas correspondem: ideia atual, ideia de Lavoisier ou ideia de Dalton.
a. Substância que não pode ser desdobrada em outras mais simples.
b. Constituído por átomos de igual número de prótons.
c. Constituído por átomos de mesma massa.
a) Lavoisier. b) Atual. c) Dalton.
3 | O que se afirma hoje como verdade científica é indiscutível e sempre será incontestável? Justifique sua resposta.
Não. Novos fatos podem derrubar a chamada “verdade” e requerer novas explicações. Essa é justamente uma das principais características da Ciência: o dinamismo.
4 | Os átomos da água eram considerados por Demócrito roliços (a água escoa). Para representar essa ideia, faça no caderno um desenho das moléculas de água espalhando-se sobre uma mesa quando um copo com água cai. Resposta no Manual do Professor.
Esta atividade exercita a leitura de gráficos e a argumentação.
Ler um gráfico é em geral uma atividade que requer cuidado e atenção. Os principais focos de erros dessa atividade advêm daí. Portanto, oriente os alunos sobre o posicionamento do esquadro e o alinhamento da régua, que deve estar sempre paralela a um dos eixos do gráfico.
Discuta com os alunos que refutar uma afirmação é, em princípio, mais simples do que validá-la. Para mostrar que uma afirmação não é verdadeira, basta encontrar um contraexemplo, ou seja, um fato que contradiga a afirmação. Para considerar uma afirmação verdadeira, a experimentação não é suficiente.
5 | Considere a seguinte tabela.
ÁtomoNúmero de prótonsNúmero de nêutronsNúmero de elétrons
a. Que átomos são do mesmo elemento químico?
b. Que átomos têm o mesmo número de massa?
a) Os átomos X e Y são o mesmo elemento químico.
b) Z e W, ambos têm número de massa igual a 40.
6 | Comente a seguinte afirmação e responda se está ou não correta.
Se não fosse o desenvolvimento das tecnologias para a obtenção de altas-tensões elétricas e de baixas pressões, próximas a zero (vácuo), a evolução das ideias sobre o átomo possivelmente seguiria outro caminho.
A afirmação está correta, pois, sem o desenvolvimento dessas tecnologias, não seria possível na época investigar a natureza elétrica dos átomos, e possivelmente as explicações a respeito das manifestações elétricas seriam outras.
7 | A existência de isótopos poderia ser explicada pela teoria atômica de Dalton?
Não, pois Dalton caracterizava um elemento químico pelo “peso” de seus átomos e, assim, os isótopos seriam considerados elementos diferentes.
8 | Que resultado do experimento de Rutherford, Marsden e Geiger possibilitou a conclusão de que a menor porção do átomo era maciça, densa e carregada positivamente?
8. Foi o pequeno número de partículas alfa que sofriam desvios em relação ao número de partículas que atravessavam a lâmina metálica sem desvios.
Cada elemento tem diversos isótopos, que podem ser radioativos ou não radioativos (estáveis). Nesta atividade, você aprenderá uma forma de saber se determinado isótopo é ou não radioativo. Para isso, utilize o gráfico ao lado, conhecido como ilha de estabilidade nuclear, em que estão representados, por pontos, todos os isótopos estáveis conhecidos.
Material:
• régua escolar milimetrada de, no mínimo, 15 cm
• esquadro de ângulo reto
• folha de papel vegetal tamanho A4
• lápis ou lapiseira
• tabela periódica (que está na página 30 deste livro)
Fonte: AMBROGI, A. et al Unidades modulares de Química. São Paulo: Hamburg, 1987. p. 208.
A. Coloque o papel vegetal sobre o gráfico e, com o auxílio da régua, copie os dois eixos com suas divisões, anotando os valores correspondentes.
B. Consulte na tabela periódica o número atômico (número de prótons) do elemento iodo.
1 | Que valor encontrou? Os estudantes encontrarão o valor 53.
C. Com auxílio da régua, localize esse número no eixo “Número de prótons” e faça uma marca com o lápis no local correspondente.
D. Calcule o número de nêutrons do isótopo iodo-131.
2 | Que valor encontrou? O valor 131 é o número de massa, ou seja, a soma do número de prótons com o de nêutrons. Assim, o número de nêutrons desse isótopo é 131 – 53 = 78.
E. Com auxílio da régua, localize esse número no eixo “Número de nêutrons” e faça uma marca com o lápis no local correspondente.
F. Usando o esquadro, trace, no papel vegetal, duas linhas perpendiculares aos eixos: uma delas deve partir do valor do número de prótons do iodo-131 e a outra, do valor do número de nêutrons desse isótopo. Marque um ponto no local em que as duas linhas se cruzam.
G. Sobreponha o papel vegetal novamente ao gráfico e verifique se o ponto marcado coincide exatamente com um dos pontos da ilha de estabilidade. Se coincidir, o isótopo é estável (não radioativo). Se não coincidir, o isótopo é radioativo.
3 | O isótopo iodo-131 é radioativo ou estável? Radioativo.
H. Repita os procedimentos de B a G para os isótopos Na-23, Ca-40, Tc-99 e U-235.
4 | Quais desses isótopos são radioativos? Tc-99 e U-235. Discuta com os colegas de classe as afirmações a seguir e, depois, decidam se elas são válidas ou não.
5 | São denominados transurânicos os elementos que têm número atômico superior ao do urânio. Assim, pode-se afirmar que todos os elementos transurânicos conhecidos apresentam apenas isótopos radioativos.
6 | São estáveis os isótopos que têm número de prótons igual ao número de nêutrons.
7 | As previsões feitas nesta atividade sobre a radioatividade ou não dos isótopos não podem ser consideradas definitivas.
5. A afirmação é válida, pois não se observa no gráfico nenhum ponto correspondente a número de prótons igual ou superior ao do urânio, que é 92.
6. Não é válida. Basta analisar a inclinação da curva para verificar que isso só vale para alguns isótopos de elementos de número atômico baixo.
7. É válida. Muitos dos pontos da ilha são muito próximos a espaços sem pontos, e a régua, como qualquer instrumento de medida, é sujeita a erro de leitura.
Habilidades
• EF09CI01 e EF09CI02
Temas para o desenvolvimento deste capítulo
• Ligações químicas: iônica, metálica e covalente
• Ligações intermoleculares e mudanças de estado físico
• Aspectos quantitativos das transformações químicas – Leis de Lavoisier e de Proust
• Representação das transformações químicas
• Triângulo e tetraedro do fogo Nesse capítulo, o tema Ligações químicas é tratado de forma abrangente e como resultado de interações elétricas entre os átomos. Procuramos diferenciar os tipos de ligações entre átomos por meio de imagens que mostram diferentes intensidades de atração elétrica entre átomos, e não apenas por meio de definições. Assim, torna-se possível compreender a linguagem simbólica empregada nas fórmulas estruturais, que representam a estrutura das moléculas, incluindo o número, o tipo e a disposição dos átomos. É importante ressaltar que, considerando as finalidades do estudo, torna-se desnecessário o estudo da distribuição eletrônica em camadas para que o estudante possa compreender as fórmulas, e não simplesmente memorizá-las.
Essa é uma atividade que pode ser trabalhada com o professor de Língua Portuguesa. A criatividade dos estudantes e o vocabulário de cada um pode ser posto à prova nessa atividade. Estimule os estudantes a tentar formar o máximo de palavras possível. Eles podem consultar um dicionário e encontrar palavras novas com as letras sugeridas.
Chame a atenção dos estudantes para o fato de que, entre os 118 elementos químicos conhecidos, somente 90 são naturais. Todos os elementos com número atômico superior a 92 (chamados transurânicos), o promécio (Pm, número atômico 61) e o tecnécio (Tc, número atômico 43) são artificiais.
Com as 26 letras de nosso alfabeto, podemos combiná-las de diferentes maneiras para escrever uma grande diversidade de palavras. De modo análogo, há bilhões de substâncias químicas, formadas por pouco mais de 100 elementos químicos. Isso é possível porque os átomos também podem ser combinados de várias formas.
1 | Quantas palavras você consegue escrever usando apenas as letras A O P D C I S R E? Você pode repetir as letras para formar as palavras. Algumas palavras são: riso; apoio; ordeiro; posso; pare; parei; direi; isca, entre outras.
Entre todas as substâncias químicas conhecidas, somente seis são formadas por átomos isolados, ou seja, não combinados com outros átomos. São elas: o hélio (He), o neônio (Ne), o argônio (Ar), o criptônio (Kr), o xenônio (Xe) e o radônio (Rn). Todas elas são gasosas nas condições ambientais. Essas substâncias são conhecidas como gases nobres
Todas as demais substâncias conhecidas são formadas pela combinação de átomos, sejam elas do mesmo elemento químico, sejam de elementos químicos diferentes
Na categoria de substâncias formadas por átomos combinados de um único elemento químico, há as moléculas que têm um número determinado de átomos – por exemplo, hidrogênio (H2), oxigênio (O2), cloro (Cl2), fósforo (P4), enxofre (S8) – e as que são formadas por grandes aglomerados de átomos unidos entre si em quantidade indefinida. É o caso de todos os metais e de algumas substâncias simples, como o carbono e o silício. Nesses casos, as fórmulas deveriam ser escritas como Cun, Aun, Cn, Sin, em que n varia conforme a quantidade da amostra. Por isso, não é adequado, para fins práticos, representar essas substâncias apenas por seus símbolos sem os respectivos índices: Cu, Au, C, Si etc.
Na categoria de substâncias formadas por átomos combinados de elementos químicos diferentes encontra-se a maior parte das substâncias químicas conhecidas. Como exemplos, podem-se citar a água (H2O), o cloreto de sódio (NaCl), o etanol ou álcool etílico (C 2H6 O), a glicose (C 6H12O6), o hidróxido de sódio (NaOH), conhecido como soda cáustica, e muitas outras substâncias.
Imagine dois átomos se aproximando. À medida que chegam próximos uns aos outros, as forças de atração e de repulsão elétricas se intensificam. Há atrações entre o núcleo (carga positiva) de um átomo e os elétrons (cargas negativas) do outro, e há repulsões entre as eletrosferas dos dois átomos e também entre os núcleos dos dois átomos. Caso as forças de repulsão elétrica entre os átomos sejam mais intensas do que as de atração, os átomos não poderão se unir e permanecerão isolados. Entretanto, se as forças de atração elétrica predominarem sobre as de repulsão, os átomos ficarão próximos uns dos outros, formando um conjunto de átomos unidos entre si. A união de átomos recebe o nome de ligação química
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
É muito importante que os estudantes não tenham dúvidas sobre essas interações elétricas entre átomos, pois são a base para todo o estudo das ligações químicas.
Se for possível, proponha aos grupos que construam um modelo para a estrutura metálica. Para isso, cada grupo precisará de 10 esferas de isopor ou 10 bolinhas de plástico, todas de mesma cor e de mesmo diâmetro (aproximadamente de 5 cm a 8 cm). Para que o modelo possa ser construído, todos os grupos devem ter esferas iguais. Cada grupo precisará também de fita adesiva (cerca de 1 metro).
Cada grupo deve montar duas fileiras de cinco esferas cada unindo as esferas com anéis de fita adesiva, como mostra a ilustração a seguir:
O mesmo raciocínio serve para a aproximação de três ou mais átomos, que só se unirão quando o total das forças de atração for maior que o total das forças de repulsão. Quando os átomos que se unem são de um mesmo elemento químico, o resultado é a formação de uma substância simples. Quando são de elementos químicos diferentes, o resultado é a formação de uma substância composta
As ligações químicas ocorrem quando as forças elétricas de atração entre átomos superam as forças elétricas de repulsão. Essa é uma condição indispensável para que os átomos se unam. Entretanto, dependendo da intensidade dessas forças, podem ocorrer diferentes tipos de ligação química entre eles. Elas podem ser metálicas, iônicas ou covalentes.
Feita essa montagem, os grupos devem juntar seus modelos em uma mesa, de modo que um conjunto de esferas encaixe nas depressões de outro conjunto. Os conjuntos devem ser não só encaixados lado a lado como também sobrepostos em camadas.
Peça aos estudantes que contem quantas esferas podem ser colocadas ao redor de cada uma.
Nos metais, os átomos estão unidos uns aos outros formando um “empacotamento” denso. Isso significa que cada átomo está circundado por muitos outros. A figura ao lado exemplifica a disposição dos átomos em uma estrutura metálica. Nessa estrutura há, ao redor de cada átomo, doze outros, como se pode notar ao se considerar o átomo assinalado com um x. O número de átomos vizinhos a cada átomo, considerado na estrutura de uma substância, é denominado número de coordenação. Assim, na estrutura metálica exemplificada na figura, o número de coordenação de cada átomo é 12.
Essa é uma característica importante dos metais: seus átomos têm números de coordenação altos, em geral de 8 a 12, o que explica as propriedades mais comuns dos metais, como a maleabilidade, a ductilidade, o brilho e a condutibilidade elétrica
Em um metal puro, os átomos são todos iguais e uniformemente distribuídos; o mesmo ocorre com as forças elétricas. Não há, portanto, ligações mais fortes ou mais fracas – em uma mesma estrutura metálica, todas elas são iguais. Isso explica, por exemplo, o alto brilho que essas substâncias químicas mostram ao interagir com a luz. Quando o metal está liso e polido (livre de sulcos e de impurezas superficiais), a luz que incide sobre a superfície desse metal não encontra imperfeições na estrutura e é refletida com nitidez.
Ao discutir as propriedades dos metais, procure relembrar a experiência de Rutherford, na qual ele utilizou lâminas muito finas de ouro e platina, que são metais muito maleáveis. Como curiosidade, informe aos estudantes que o ouro, em lâminas muito finas, quase transparentes, apresenta cor azulada.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
Representação da reflexão da luz ao atingir a superfície de um metal.
A ductilidade e a maleabilidade também são explicadas com o uso do modelo para a estrutura metálica. Como não há ligações mais fortes ou mais fracas, qualquer que seja a posição em que se aplique uma força mecânica, um bloco metálico pode se transformar em chapas, lâminas ou fios. O que ocorre é o deslizamento de camadas de átomos.
Para transformarmos um bloco de metal em lâmina ou fio, aplicamos uma força sobre o bloco, e o deslizamento das camadas de átomos reorganiza essa estrutura em um novo formato.
Proponha aos estudantes que façam um desenho ilustrativo da transferência de elétrons de um átomo para outro, originando a ligação iônica. Nesse desenho, eles devem indicar qual é o cátion e qual é o ânion.
Caso algum estudante utilize o termo “molécula” para caracterizar um par iônico, como Na+Cl-, é importante deixar claro que, atualmente, esse termo não se aplica mais a compostos iônicos.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
Para explicar a alta condutibilidade elétrica dos metais, vamos usar o modelo do átomo de Rutherford (não maciço). Como os átomos nos metais apresentam altos números de coordenação, os núcleos exercem forças de atração sobre muitas eletrosferas.
Modelo atômico de Rutherford.
Com isso, há elétrons que ficam relativamente livres, ou seja, pouco atraídos pelos núcleos. Costuma-se dizer que a estrutura metálica é um mar de elétrons livres. Quando um metal é submetido a uma tensão elétrica, esses elétrons livres passam a se movimentar ordenadamente em direção ao polo positivo da fonte de tensão elétrica – é assim que se estabelece a corrente elétrica.
A ligação iônica ocorre entre átomos de elementos químicos diferentes, quando o núcleo de um átomo exerce uma força de atração sobre os elétrons do outro átomo maior do que sobre os próprios elétrons. Como resultado, pode-se considerar que um ou mais elétrons são transferidos de um átomo para outro, formando-se íons
A formação de íons acontece porque as cargas de prótons e elétrons têm mesmo valor, mas são de sinais contrários. Assim, um átomo é eletricamente neutro quando o número de prótons de seu núcleo for igual ao número de elétrons de sua eletrosfera. Quando o número de prótons é diferente do número de elétrons, o átomo fica eletricamente carregado. Tendo mais elétrons do que prótons, o átomo fica eletricamente negativo, passando a ser denominado íon negativo ou ânion, e, tendo menos elétrons do que prótons, o átomo fica eletricamente positivo, passando a ser denominado íon positivo ou cátion
Um exemplo bastante comum de ligação iônica é o cloreto de sódio (principal constituinte do sal de cozinha). O núcleo do átomo de cloro atrai os elétrons do átomo de sódio com intensidade muito maior do que o inverso. Por causa disso, um dos elétrons do átomo de sódio migra para o átomo de cloro. Como resultado, o átomo de cloro passa a ter um elétron a mais do que o número de prótons e fica com carga negativa (Cl – ), ou seja, transforma-se em um íon negativo (ânion). O átomo de sódio passa a ter um elétron a menos e fica com carga positiva (Na+), ou seja, transforma-se em um íon positivo (cátion).
Representação do retículo cristalino do NaCl, Íons em verde – cloreto (Cl-); roxo – sódio (Na+).
Representação da formação dos íons Na+ e Cl :
átomo de sódio (Na) → cátion sódio (Na+) (11 prótons e 11 elétrons) perdendo 1 elétron (11 prótons e 10 elétrons)
átomo de cloro (Cl) → ânion cloreto (Cl ) (17 prótons e 17 elétrons) ganhando 1 elétron (17 prótons e 18 elétrons)
UNIDADE 1 — Matéria e energia 40
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
Em um cristal de cloreto de sódio (NaCl), bilhões e bilhões de íons estão unidos formando um verdadeiro “edifício” chamado retículo cristalino
As substâncias iônicas são formadas por agregados de íons unidos, em proporções definidas, por ligações iônicas. Assim como o cloreto de sódio, diversas outras substâncias químicas são iônicas e originam cristais.
Obtendo cristais de NaCl
Neste experimento, você vai dissolver uma substância iônica em água – o cloreto de sódio – e, em seguida, deixá-la evaporar lentamente nas condições ambientais. Com isso, serão formados cristais maiores e mais fáceis de serem observados.
Material:
• 10 g de cloreto de sódio (pode ser usado sal de cozinha ou sal grosso)
• 50 mL de água
• 1 béquer de 100 mL de capacidade (ou um copo de vidro transparente comum)
• 1 placa de Petri sem tampa (ou um pires)
• 1 bastão de vidro (ou vareta de plástico)
• 1 lupa
Procedimento
A. Coloque a água no béquer ou copo.
B. Adicione aos poucos a substância iônica, mexendo constantemente com o bastão. Pode ser que sobre material sólido sem se dissolver. Nesse caso, espere o sólido depositar-se no fundo.
C. Utilizando o bastão, transfira o líquido para a placa de Petri ou pires, como mostra a figura.
D. Deixe a placa de Petri em repouso. Observe-a diariamente.
E. Após alguns dias, deverão aparecer cristais, mesmo que ainda exista líquido sem evaporar. Observe bem a forma deles. Utilize uma lupa para observar melhor os cristais.
1 | O que você observou sobre os cristais formados: em que eles se assemelham? Em que diferem?
Resposta provável: Todos têm ângulos retos entre as faces (são “quadradinhos”). Eles diferem no tamanho: uns são maiores, outros menores.
Obtendo cristais de NaCl
Faça a atividade no laboratório de Ciências da escola. Caso isso não seja possível, reserve um espaço, como uma bancada ou mesa, na sala de aula para realizar a atividade. Os materiais sugeridos são bastante usados em laboratórios científicos, porém, caso não os tenha, você poderá usar materiais substitutos. Independentemente do tipo de material usado, fique atento para perceber se os estudantes sabem que estão realizando uma atividade didática que envolve conteúdos de Química. Os resultados observados devem ser interpretados e discutidos com a turma e, durante o processo, valorize a opinião e as explicações dos estudantes.
Dissolução de substâncias iônicas em água
Caso você considere pertinente reproduzir com os estudantes a atividade descrita no texto, ou mesmo fazer uma demonstração, tome as devidas precauções de segurança, por exemplo, o uso de equipamentos de proteção individual (EPI), como luvas, óculos e avental.
Informe aos estudantes que, no caso da ocorrência de nuvens de tempestade ou relâmpagos em uma praia, os banhistas devem procurar se abrigar em alguma construção e jamais entrar na água do mar para evitar o risco de serem eletrocutados, uma vez que a água do mar contém íons dissolvidos, que a tornam boa condutora de eletricidade.
Dissolução de substâncias iônicas em água
Muitas substâncias iônicas são solúveis em água. Quando ocorre a dissolução, todo o “edifício” cristalino de NaCl é destruído, e os íons ficam dispersos, dando origem ao que chamamos de solução aquosa iônica.
Representação dos íons dispersos em uma solução aquosa iônica. Átomos em branco – hidrogênio; vermelho – oxigênio; marrom – cátion; verde – ânion.
Submetidas à tensão elétrica de uma bateria, por exemplo, essas soluções conduzem a corrente elétrica, pois os íons passam a se movimentar ordenadamente: os positivos se dirigem ao polo negativo e os negativos ao polo positivo. É a presença de íons em maior concentração que explica, por exemplo, o fato de a água do mar, por ter maior concentração de íons, conduzir a corrente elétrica muito melhor do que a água mineral.
Representação de solução aquosa iônica conduzindo corrente elétrica.
Na ligação covalente, as forças de atração entre o núcleo de um átomo e os elétrons do outro não são grandes o suficiente para que exista transferência de um ou mais elétrons entre eles, ou seja, não há formação de íons. Como resultado, há elétrons que ficam entre os dois átomos. Se os átomos forem de um mesmo elemento químico, como o hidrogênio, haverá elétrons igualmente atraídos pelos dois átomos, formando uma molécula; no caso, H2 H — H Representação da molécula
Quando os átomos são de elementos químicos diferentes, como hidrogênio e cloro, haverá elétrons que ficarão mais próximos daquele átomo que exercer maior força de atração. No caso, esse átomo é o de cloro, que tem muito mais prótons no núcleo (maior carga positiva). Entretanto, não há transferência de elétrons do hidrogênio para o cloro; eles apenas ficam mais próximos do cloro.
H — Cl
Há vários compostos não iônicos cujas moléculas são compostas por mais de dois átomos. É o caso da água, formada por moléculas de H2O. Em cada uma dessas moléculas, os elétrons estão mais próximos do átomo de oxigênio, que os atrai com maior intensidade.
Nesse tipo de ligação química, os elétrons que são compartilhados pelos átomos são representados por um traço, como se pode notar nas imagens anteriores.
Há substâncias simples e compostas cujos átomos estão unidos por ligações covalentes, mas que não são formadas por moléculas com número de átomos e ligações definido, tal como visto nos exemplos anteriores. Elas são formadas por uma rede, com número indeterminado de átomos e ligações. Seu tamanho dependerá, então, do número de átomos que estiverem unidos formando a amostra.
Alguns exemplos de substâncias formadas por rede covalente são as que constituem os minerais grafita e diamante (feitos de átomos de carbono) e o mineral quartzo (feito de átomos de silício e oxigênio). Essas três substâncias são representadas por C (grafita), C (diamante) e SiO2, que são as menores unidades que se repetem na rede.
Veja nas imagens seguintes os modelos das estruturas desses minerais.
Chame a atenção dos estudantes para a diferença entre uma molécula e uma rede covalente. Ambas são formadas por átomos unidos por ligações covalentes, mas a molécula tem um número definido de átomos, formando uma única unidade; a rede covalente tem um número indeterminado de átomos, estendendo-se em todas as direções.
As ligações intermoleculares são as responsáveis não só pela existência dos estados condensados da matéria (sólido e líquido) como também por diversas interações de substâncias, como a dissolução de etanol em água, de etanol em gasolina, de oxigênio em água, de açúcar em água, entre outras.
O bar e seu símbolo foram incluídos na resolução 7 da 9ª Conferência Geral de Pesos e Medidas, em 1948. Desde 1982, todos os dados termodinâmicos são tabulados para a pressão normal de um bar. Antes dessa data, a pressão normal era a atmosfera normal (igual a 1,01325 bar ou 101325 Pa).
A unidade milímetro de mercúrio (mmHg), assim como o bar, não faz parte do SI, porém é aceita por razões históricas e por ser a unidade de medida legal da pressão arterial em vários países (1 mmHg = 133 322 Pa).
INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, QUALIDADE E TECNOLOGIA. Sistema Internacional – SI. 9. ed. Rio de Janeiro: Inmetro, 2012. p. 40.
A palavra molécula, atualmente, é utilizada para designar a partícula formada por um número definido de átomos unidos por um número também definido de ligações covalentes. As substâncias formadas por moléculas são chamadas substâncias moleculares
As substâncias iônicas são formadas por agregados de íons (cátions e ânions), unidos por ligações iônicas em proporções definidas.
As substâncias metálicas são formadas por empacotamento de átomos (que são eletricamente neutros), em número indeterminado, unidos por ligação metálica, propiciando a existência de elétrons livres.
de sódio – substância iônica. Ouro – substância metálica.
Ligações intermoleculares
Você já viu que existem substâncias iônicas, metálicas, moleculares e as constituídas por redes covalentes. As substâncias iônicas e as constituídas por redes covalentes são todas sólidas nas condições ambientais de temperatura e pressão (CATP), que, por convenção, foram estabelecidas como 25 ºC e 1 bar, respectivamente. As substâncias metálicas, em sua maioria, também são sólidas nessas condições com exceção do mercúrio, que é líquido.
sobre o bar
Se não houver padrões, não haverá como comparar resultados de pesquisas. Por exemplo: saber se os resultados de exames clínicos, como os de sangue, estão normais ou com alterações, não haveria como estabelecer parâmetros para medir a qualidade do ar, da água e do solo etc.
A unidade de pressão cujo símbolo é bar não é uma unidade do Sistema Internacional (SI), porém é aceita e utilizada como referência desde 1982 nas mais diversas tabelas de dados presentes em manuais científicos.
Até 1982, a pressão de referência era a pressão atmosférica normal (1 atm), que também não é uma unidade do Sistema Internacional. A unidade desse sistema para as medidas de pressão é o pascal, cujo símbolo é Pa. Veja a relação entre essas três unidades:
1 atm = 1,01325 bar = 101325 Pa (Note que 1 atm é aproximadamente igual a 1 bar.)
1 | Qual é a importância, para os estudos científicos, de as unidades serem determinadas por padrões ao longo dos anos?
Quanto às substâncias moleculares, entretanto, há aquelas que existem no estado sólido, as que existem no estado líquido e as que existem no estado gasoso nas condições do ambiente.
O fato de existirem substâncias nos estados sólido e líquido indica que deve haver atrações elétricas com intensidade suficiente para manter as partículas que as formam próximas umas das outras (átomos, moléculas ou íons). No estado gasoso, essas atrações elétricas são muito fracas, quase inexistentes, e as partículas mantêm-se afastadas umas das outras.
No caso das substâncias com estruturas metálicas, iônicas e de rede covalente, são as próprias ligações químicas metálicas, iônicas e covalentes que mantêm as partículas que formam toda a estrutura juntas.
No caso das substâncias moleculares, são atrações elétricas entre as moléculas que as mantêm próximas. Essas ligações recebem o nome de ligações intermoleculares (inter = entre). As ligações que mantêm unidos os átomos na molécula são chamadas ligações intramoleculares (intra = dentro).
As ligações intermoleculares são, em geral, mais fracas do que as intramoleculares.
Peça aos estudantes que representem com um desenho as mudanças de estado físico descritas no texto. Nesse desenho, as moléculas podem ser representadas por bolinhas, e as ligações intermoleculares, por linhas tracejadas. Oriente os estudantes lembrando a eles que as moléculas estão mais organizadas no estado sólido do que no líquido e que, no estado gasoso, elas estão mais desorganizadas e afastadas umas das outras.
As mudanças de estado físico envolvem ruptura e formação de ligações intermoleculares.
Quando uma substância química sólida sofre fusão, ou seja, passa do estado sólido para o estado líquido, ocorre ruptura de ligações intermoleculares presentes no estado sólido e formam-se as ligações presentes no estado líquido. Quando a substância no estado líquido sofre vaporização, há ruptura das ligações intermoleculares, fazendo com que as moléculas fiquem afastadas umas das outras, característica do estado gasoso.
Quanto mais fortes forem as ligações intermoleculares, maiores serão as temperaturas de fusão e de ebulição das substâncias.
No início da Unidade, as questões serviram para sondar o que os estudantes entendiam sobre a condutibilidade elétrica dos metais e sobre a natureza corpuscular da matéria. Peça a eles que justifiquem por que manteriam ou modificariam as respostas que deram naquela ocasião. Assim, você poderá ter uma ideia daquilo que eles compreenderam com o estudo até este momento e da necessidade ou não de retomar alguns conceitos.
Utilize as questões desta seção para avaliar a aprendizagem dos estudantes. Você pode realizar a atividade em duplas ou individualmente, pode permitir a consulta do Livro do Estudante ou não. Considere-a como uma das avaliações do bimestre.
Leis de Lavoisier e de Proust e sua interpretação em nível microscópico
A análise de tabelas com dados obtidos em experimentos é uma atividade extremamente importante, pois é uma forma de abordar experimentalmente situações nas quais a realização prática do experimento é muito demorada ou requer equipamentos indisponíveis na escola. É muito importante que atividades que envolvam análise de dados em tabelas sejam realizadas em grupo. O trabalho coletivo, nessa situação, requer solidariedade entre os colegas (um estudante ensina o outro), desenvolve a capacidade de argumentação, auxilia os estudantes que têm dificuldades para fazer cálculos matemáticos, exercita o respeito entre os colegas etc.
Verifique as respostas que você deu às duas perguntas feitas na seção Panorama, na abertura desta Unidade.
Com o que você aprendeu até este momento, manteria as duas respostas? Modifique-as se considerar necessário.
5. Para haver corrente elétrica é necessário movimento de carga. No sólido, os íons, que são espécies químicas eletricamente carregadas, estão fortemente unidos, formando o retículo cristalino iônico, com pouca liberdade de movimento. Na solução aquosa, esses íons estão dispersos e com maior liberdade de movimento, ocorrendo a condução elétrica quando a solução é submetida a uma tensão elétrica.
1 | Que substâncias químicas simples são constituídas por átomos isolados?
Os gases nobres: hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio e radônio.
2 | O que é necessário, em termos de forças elétricas, para que dois ou mais átomos se unam?
É necessário que as forças de atração entre eles sejam mais intensas do que as forças de repulsão.
3 | Por que não se espera que átomos de mesmo elemento químico se unam por ligações iônicas?
Na ligação iônica é necessário que um átomo perca elétrons e outro ganhe. Átomos de um mesmo elemento não tendem a ganhar e perder elétrons ao mesmo tempo.
4 | Como se explica, em termos de ligação química, a alta condutibilidade elétrica dos metais?
A estrutura metálica é um mar de elétrons livres, que se movimentam ordenadamente quando o metal é submetido a uma tensão elétrica.
5 | Por que cristais de NaCl praticamente não conduzem corrente elétrica e uma solução aquosa dessa mesma substância conduz?
6 | O poraquê, um peixe elétrico que vive na água doce, é capaz de produzir descargas elétricas de entre 300 e 1 500 volts. A raia-elétrica vive na água salgada e produz descargas elétrica de cerca de 250 volts.
Apesar de produzir descargas elétricas menores as correntes produzidas pela raia-elétrica chegam a uma distância maior do que as do poraquê. Porque a descarga elétrica do poraquê tem menor capacidade de difusão?
Porque a quantidade de íons dissolvidos na água doce é muito menor do que a que existe na água do mar. Quanto maior a quantidade de íons na água maior é a capacidade de condutividade elétrica.
Examine atentamente a tabela a seguir. Ela mostra resultados de três experimentos em que diferentes massas de ácido salicílico e de anidrido acético interagiram. Também estão indicadas as massas dos produtos obtidos – ácido acetilsalicílico e ácido acético – e do que sobrou sem se transformar.
Reações de diferentes proporções entre ácido salicílico e anídrico acético
sem se transformar Ácido salicílicoAnidrido acético Ácido acetilsalicílico Ácido acético
Agora, reúna-se com os colegas e, a partir do exame da tabela anterior, responda em seu caderno às seguintes questões.
1 | O que acontece com o valor das massas dos produtos ao serem duplicadas as massas dos reagentes?
Também duplicam.
2 | Se forem transformados 7 g de ácido salicílico e 5 g de anidrido acético, que massa de ácido acetilsalicílico deve ser obtida? E de ácido acético?
Resposta no Manual do Professor.
3 | Qual é a massa de ácido salicílico que deve interagir com 15 g de anidrido acético para que a transformação química seja completa, sem nenhuma sobra para se transformar?
21 g. Se 10 g reagem com 14 g, então 15 g reagem com 21 g, pois:14 g /10 g = x g / 15 g. Logo, x = (15 x 14) / 10 =210/10 = 21 g.
4 | Qual é a soma, em cada um dos experimentos, das massas dos reagentes que se transformaram em produtos?
No experimento I a massa total é 14 g + 10 g = 24 g. No experimento II, a massa total é 28 g + 20 g = 48 g. No experimento III, a massa total é 56 g + 40 g = 96 g.
5 | Qual é a soma das massas dos produtos de cada um dos três experimentos?
No experimento I, a massa total é 18 g + 6 g = 24 g. No experimento II, a massa total é 36 g + 12 g = 48 g. No experimento III, a massa total é 72 g + 24 g = 96 g.
6 | Comparando os valores encontrados nas questões 4 e 5, a que conclusão você chegou?
Examine agora o quadro seguinte, que fornece dados sobre mais dois experimentos (IV e V) com as mesmas substâncias químicas. Nesses dois experimentos, houve sobra de reagentes sem se transformar.
Outras reações de diferentes proporções entre ácido salicílico e anidrido acético
Experimento Reagentes Produtos Sobra sem se transformar Ácido salicílicoAnidrido acético Ácido acetilsalicílico Ácido acético
IV 160 g 100 g 180 g 60 g 20 g de ácido salicílico
V 280 g 300 g 360 g 120 g 100 g de anidrido acético
Responda às questões a seguir.
7 | Some as massas dos reagentes que efetivamente se transformaram em cada um dos experimentos.
No experimento IV, tem-se 140 g +100 g = 240 g. No experimento V tem-se 280 g + 200 g = 480 g.
8 | Some também as massas dos produtos obtidos nos experimentos IV e V. A que conclusão você chegou?
As massas dos produtos obtidos, em ambos os experimentos, são iguais às massas dos reagentes que efetivamente reagiram: 240 g e 40 g.
9 | Qual é a massa de anidrido acético que deveria ser utilizada no experimento IV para que não sobrasse ácido salicílico sem reagir?
140 g de ácido salicílico reagem com 100 g de anidrido acético. Para que não sobrasse ácido salicílico sem reagir seriam necessários (160 g x 100 g)/140 g = 114,3 g de anidrido acético.
10 | Qual é a massa de ácido salicílico que deveria ser utilizada no experimento V para que não sobrasse anidrido acético sem reagir?
280 g de ácido salicílico reagem com 200 g de anidrido acético. Para que não sobrasse anidrido acético sem reagir seriam necessários (300 g x 280 g)/200 g = 420 g de ácido salicílico.
2. 9 g e 3 g, respectivamente. Nota-se que 7 g e 5 g representam exatamente a metade das massas dos reagentes que reagem completamente no experimento; portanto, as massas dos produtos também representam a metade das que são produzidas nesse experimento.
Neste momento, utilizaremos fórmulas químicas e equações químicas, que são modelos criados para representar as substâncias e suas transformações. Uma fórmula é um modelo que traz diversas informações, como os elementos que constituem a substância e o número de átomos de cada um desses elementos que se unem para formar uma molécula ou um agregado iônico. Essa representação, assim como qualquer modelo, sofreu diferentes modificações no decorrer da história da Química.
Procure retomar a experiência da caixa preta, realizada no Capítulo 1, na qual os estudantes criaram modelos para explicar o que havia dentro da caixa.
Ao analisar os dados sobre a transformação química envolvida na obtenção do ácido acetilsalicílico, é possível concluir que:
• há conservação de massa, ou seja, a massa total das substâncias químicas que se transformam é igual à massa total das substâncias químicas produzidas na transformação.
• há, na transformação química, proporção fixa entre as massas dos reagentes, entre as massas dos produtos e também entre as massas dos reagentes e dos produtos.
Essas duas conclusões são válidas para todas as transformações químicas e são conhecidas, respectivamente, como lei de Lavoisier (lei da conservação da massa) e lei de Proust (lei das proporções definidas).
Vamos retomar a transformação química que leva à obtenção do ácido acetilsalicílico, agora representando as fórmulas das substâncias envolvidas:
C7H6 O3 + C4H6 O3 → C9H8 O4 + C2H4 O2
ácido salicílico anidrido acético ácido acetilsalicílico ácido acético
O esquema apresentado é uma equação química que representa a obtenção de ácido acetilsalicílico e ácido acético a partir de ácido salicílico e anidrido acético.
Examinando a equação, percebe-se que os elementos químicos que constituem os reagentes dessa transformação química são os mesmos que constituem os produtos (carbono: C; hidrogênio: H; oxigênio: O). Além disso, nota-se que o número total de átomos desses elementos é igual nos reagentes e nos produtos.
Por exemplo: estão representados nos reagentes 7 + 4 = 11 átomos de carbono e nos produtos também, ou seja, 9 + 2 = 11 átomos de carbono. Por raciocínio semelhante, chega-se a 12 átomos de hidrogênio e 6 de oxigênio.
Assim, os elementos e a quantidade de átomos que constituem os reagentes são os mesmos que constituem os produtos: há apenas um rearranjo. Para que esse rearranjo ocorra, há rompimento de ligações químicas entre átomos das moléculas que constituem os reagentes, e formam-se novas ligações entre eles, originando moléculas diferentes das iniciais e constituindo os produtos da transformação química.
Como os átomos são os mesmos antes e depois da transformação química, não há “perda” ou “ganho” de massa – ela se conserva. Assim, a conservação da massa (lei de Lavoisier) pode ser interpretada pela conservação dos átomos.
De forma semelhante, a proporção fixa entre as massas de reagentes e produtos (lei de Proust) pode ser interpretada pela proporção entre as massas das moléculas que interagem e que, em última análise, são a soma das massas dos átomos que as formam.
Considere, agora, a reação de combustão completa do metano, CH4, que é o principal constituinte do gás natural.
A equação química que representa essa combustão é:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + energia
Os algarismos indicados antes das fórmulas dos reagentes e dos produtos são chamados coeficientes estequiométricos da equação química. Eles indicam a proporção entre o número de moléculas de reagentes e os produtos da transformação química; são necessários também para indicar a conservação de átomos e, portanto, a conservação de massa, que se observa nas transformações químicas. Veremos mais sobre as reações de combustão no tópico a seguir.
Quando o coeficiente é 1, não é necessário escrevê-lo.
O perigo das cargas químicas nas estradas Assista ao vídeo indicado no link a seguir sobre os perigos de compostos químicos nas estradas:
• Séries especiais: as ações para evitar acidentes com produtos químicos nas estradas. Rede TVT. 12 jun. 2013. Série especial. Disponível em: https://youtu.be/42qYNyEXiko. Acesso em: 18 jun. 2022.
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, óleo combustível) ou gasoso (gás natural), e o comburente mais comum é o gás oxigênio (O2). As imagens a seguir ilustram algumas reações de combustão em que o comburente é o oxigênio.
Combustão:
combustível + comburente → calor + luz
Embora não façam parte do nosso cotidiano, há combustões em que o comburente não é o oxigênio. Um exemplo disso é o metal sódio (Na), combustível que queima na presença do cloro gasoso (Cl2), o comburente.
Produtos que podem oferecer risco à vida, à saúde ou ao ambiente, sejam eles de origem química, biológica ou radiológica, devem ter nos rótulos, nos veículos de transporte e nos locais de armazenagem uma identificação apropriada, alertando para o risco em potencial representado por esse material. No Brasil, os símbolos utilizados para produtos perigosos seguem a regulamentação da NBR 7500. Veja alguns exemplos de símbolos usados para produtos químicos no link http://www2.iq.usp.br/ iqrecicla/pdv_0705.html (acesso em: 18 jun. 2022).
Do ponto de vista químico, a combustão resulta da reação de um combustível e um comburente, produzindo luz e calor (fogo). Nessa concepção, o combustível não é necessariamente um composto que tem os elementos carbono e/ou hidrogênio como constituintes, e o comburente não é necessariamente o oxigênio. O combustível pode ser, por exemplo, um metal, como o sódio, o magnésio e o alumínio, ou um não metal, como o fósforo. O comburente pode ser, por exemplo, o cloro gasoso, como ilustra a imagem da combustão do sódio com cloro.
As reações de combustão são muito importantes para todos os ramos da atividade humana. A combustão é a mais antiga e mais aplicada das fontes de energia, seja a que envolve combustíveis fósseis, que não são renováveis, seja a que envolve combustíveis da biomassa ou de biocombustíveis, que são recursos renováveis.
Proponha a seguinte reflexão: sem as combustões não seria possível obter plásticos e metais, fazer funcionar veículos e obter energia elétrica para abastecer as cidades do mundo. Entretanto, é fundamental que todos nós saibamos lidar com elas para evitar tragédias, como as que já ocorreram, levando muitas pessoas à morte. A escola não deve ficar alheia a esses fatos e pode contribuir muito na formação dos estudantes para o exercício da cidadania.
Aproveite para definir ou recordar esses conceitos: combustível e comburente – combustível é o material ou substância que sofre a queima, liberando calor e produzindo novas substâncias, já comburente é a substância que reage com o combustível e faz acontecer a queima. Até então, vimos reações de combustão em que o comburente é o oxigênio; porém, ele não é o único tipo de comburente.
Combustão completa e incompleta
A maioria das combustões envolve compostos de carbono (combustíveis) e oxigênio (comburente). É o caso das combustões do gás natural, da gasolina, do gás de cozinha ou 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 (em geral, oxigênio) suficiente para reagir com o combustível, produzindo dióxido de carbono (CO2) e água, além de calor e luz. Por exemplo, a queima completa do butano (C4H10), um dos componentes do gás de botijão (GLP), é representada pela equação:
2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O + energia (calor e luz)
Quando a quantidade de oxigênio (comburente) é insuficiente, a combustão é incompleta, formando-se monóxido de carbono (CO) e água, além de calor e luz.
2 C4H10 + 9 O2 → 8 CO + 10 H2O + energia (calor e luz) Como o monóxido de carbono é um gás inodoro e incolor, as pessoas não percebem sua presença no ambiente, podendo 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 fazem funcionar 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 fuligem, que é constituída por partículas de carbono (C), resultante de reações de decomposição do combustível que ocorrem paralelamente à queima incompleta. Grande parte dos combustíveis que utilizamos 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 (SO2).
Depois da leitura do item “Combustão completa e incompleta”, proponha um resumo das principais ideias desse tópico em forma de um fluxograma.
Em geral, a combustão de combustíveis orgânicos produz tanto CO2 quanto CO e C. Sugira aos estudantes que observem panelas que vão ficando com o fundo recoberto com uma camada negra e muito fina. Esse fato geralmente ocorre em um bico específico do fogão a gás, cuja entrada de ar está mal regulada. Neste caso, a regulagem e a limpeza desse bico costumam resolver o problema.
Atualmente, as companhias de petróleo têm se esforçado para remover esses compostos dos combustíveis; com isso, o óleo diesel e o óleo combustível comercializados hoje produzem em sua combustão muito menos dióxido de enxofre do que no século XX e na primeira década do século XXI.
Para que uma combustão ocorra, são necessárias três condições:
• presença de combustível;
• presença de comburente;
• fonte de calor para iniciar a combustão.
Essas condições compõem o chamado triângulo do fogo Caso qualquer uma delas esteja ausente, não há fogo. Entretanto, dependendo do combustível, o próprio ambiente pode ser a fonte de calor para iniciar a combustão.
O triângulo do fogo mostra as condições para que haja fogo. Para que esse fogo se alastre, transformando-se em um incêndio, é necessário que a combustão se propague por meio de uma cadeia de reações químicas. Fala-se, então, no tetraedro do fogo, que inclui essas reações.
As reações químicas em cadeia mantêm a queima autossustentável e, consequentemente, o incêndio. Um incêndio se mantém como um ciclo: o calor do fogo começa e irradia o combustível; a agitação de suas partículas aumenta; essas partículas se combinam com o gás oxigênio e queimam, produzindo calor, que irradia novamente o combustível, repetindo o ciclo.
Para apagar um incêndio, devem ser tomadas ações para conter as reações em cadeia. As principais ações são:
• abafamento: ação para a retirada de oxigênio, utilizada apenas em pequenos incêndios;
• resfriamento: ações para a retirada de calor do material incendiado, método mais usado;
• isolamento: ação para separar o combustível dos demais componentes do fogo, por exemplo, abrindo uma trilha, no caso de incêndio florestal.
Há ainda incêndios nos quais se utiliza pó químico seco para interromper a reação química em cadeia (reação de combustão).
O triângulo do fogo reúne resumidamente os três componentes da combustão, mas o conceito pode ser expandido para qualquer combustão substituindo-se o termo “calor” por uma forma de energia inicial que desencadeie o processo. O fósforo ou a faísca elétrica no fogão servem a essa finalidade, mas não precisam estar presentes o tempo todo – a energia liberada pela combustão garante a continuidade do processo, caracterizada no tetraedro do fogo pela inscrição “Reação em cadeia”.
1. A composição do material que revestia o teto da boate não tinha uma substância que retardasse a propagação do fogo, como recomendado, além de ter produzido fumaça tóxica. O local também não tinha rotas de fuga suficientes para o escape de pessoas e a dissipação da fumaça, o que resultou na morte de muitas pessoas por intoxicação, e não pelo fogo.
2. A escolha dos estudantes é livre. É importante que eles justifiquem cada uma das atitudes. O professor pode coletar as justificativas de vários estudantes e discuti-las com a turma.
Algumas atitudes que podem contribuir para a diminuição dos riscos de incêndios:
• não fazer ligações elétricas improvisadas;
• desligar todos os equipamentos elétricos da sala ao término do expediente;
• desligar o gás e a energia elétrica da casa sempre que sair para viajar;
• nunca jogar cigarros, incensos, brasas de carvão ou qualquer outro tipo de material ainda aceso próximo a casas ou em lixeiras de ambientes abertos, como matas em beira de estrada. O vento pode avivar a brasa e deslocar o material para locais em que haja material inflamável;
• não soltar balões.
O Corpo de Bombeiros goza de grande prestígio e é uma das corporações militares mais respeitadas pela população. Pergunte aos estudantes se eles concordam com essa afirmação e se conhecem os serviços que essa corporação presta à comunidade, que não se resume a apagar incêndios.
Evitar incêndios é um dever de todos, uma vez que eles podem provocar mortes de pessoas e animais e destruir matas e florestas, além de imóveis que fazem parte do patrimônio público e privado, como as casas das pessoas. Além disso, provocar um incêndio é crime segundo o artigo 250 do Código Penal (Decreto-Lei n. 2.848/1940).
Como evitar que esses problemas ocorram?
O Corpo de Bombeiros do Estado de São Paulo elaborou, em 2011, uma cartilha sobre dicas de segurança contra os incêndios. Consulte-a, acessando o link : https:// deitarare.educacao.sp.gov.br/cartilha-de-orientacaocorpo-de-bombeiros/. Acesso em: 18 jun. 2022.
1 | Leia o item 1.1.1.5 que se encontra na página 12 da cartilha. Compare o que está disposto nesse item com as causas do trágico incêndio ocorrido em 2013 na boate Kiss, em Santa Maria (RS), que resultou na morte de 248 pessoas. Se necessário, faça buscas na internet para saber quais foram as causas do incêndio. O que estava errado na boate?
2 | No Capítulo 2 dessa cartilha, há várias recomendações para evitar incêndios e acidentes. Escolha cinco das recomendações indicadas no item 2.1, página 23, e argumente com os colegas do grupo porque elas são importantes para evitar incêndios.
Simulando o funcionamento de um extintor de incêndio Neste experimento, você vai construir um modelo para representar um dos tipos de extintor de incêndio mais comuns e testar seu funcionamento.
Material:
• 1 garrafa PET de 250 mL a 300 mL com tampa de rosca e seca
• 30 cm de mangueira plástica flexível de diâmetro interno de 0,5 cm
• adesivo epóxi
• fita veda-rosca
• 2 envelopes ou comprimidos de antiácidos efervescentes triturados
• 1 pedaço de vela branca comum ou 2 velinhas de aniversário
UNIDADE 1 — Matéria e energia 52
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
• 1 pires
• 1 caixa de fósforos de segurança
• 1 tubo de ensaio de 13 mm x 90 mm ou um frasco de tamanho aproximado (pode ser um tubo de plástico encontrado em papelarias ou lojas de materiais para festas infantis)
• 1 tesoura de ponta arredondada
• água
Procedimento
A. Com a ajuda de um adulto, faça um furo na parte lateral da garrafa, de modo que a mangueira possa entrar bem justa nesse furo.
B. Introduza a mangueira no furo, de modo que ela entre cerca de 2 cm no interior da garrafa.
C. Prepare o adesivo epóxi conforme instruções do fabricante e com ele vede totalmente a união da mangueira com a garrafa. Espere o endurecimento do adesivo conforme o tempo indicado pelo fabricante.
D. Abra a garrafa e passe três voltas de fita veda-rosca na sua abertura. Confira a montagem e assegure-se de que não haja vazamentos.
E. Despeje o conteúdo dos envelopes ou comprimidos de antiácido efervescente triturados no interior da garrafa PET.
F. Coloque água no tubo de ensaio até cerca de ¾ da altura do tubo.
G. Com cuidado, introduza o tubo de ensaio com a água no interior da garrafa, sem deixar que a água caia sobre o pó. Utilize uma pinça, se necessário.
H. Rosqueie a tampa na garrafa, apertando bem. Não movimente a garrafa, mantendo-a em pé.
Sua montagem deve ficar semelhante à da figura ao lado
I. Acenda a vela e fixe-a no pires.
J. Tombe a garrafa, de modo que a água entre em contato com o pó que está no fundo dela. Agite bem e aproxime a boca da mangueira da chama da vela, apertando levemente o meio da garrafa. É importante manter a boca da mangueira a cerca de 2 cm da chama da vela ou das velinhas de aniversário.
1 | O que você observou quando tombou a garrafa, permitindo que a água entrasse em contato com o sal de fruta ou os comprimidos efervescentes?
O desprendimento de bolhas de gás.
2 | O que aconteceu com a chama da vela ao aproximar dela a boca da mangueira?
3 | O gás produzido pela reação química que ocorre quando a água entra em contato com o sal de fruta ou os comprimidos efervescentes é combustível? Justifique.
Não. Caso fosse, não teria apagado a vela, e sim intensificado a chama.
4 | O gás produzido nessa reação é o mesmo produzido na respiração humana e na combustão completa do metano. Que gás é esse?
O dióxido de carbono, CO2 (gás carbônico).
Após a conclusão da atividade, faça algumas perguntas à turma:
• Se tivéssemos um incêndio na sala de aula, todos saberiam como se comportar?
• O que deveríamos fazer?
• Sabemos onde estão os equipamentos de segurança?
Com base nessas questões, organize uma excursão pelas dependências da escola para localizar e identificar os extintores de incêndio. Os estudantes devem fazer uma lista da quantidade de extintores, discriminando sua categoria, e reunir informações sobre a manutenção desses aparelhos.
Caso os extintores de incêndio da escola estejam vencidos, sugira aos estudantes que escrevam uma carta (ou e-mail) para os responsáveis pela manutenção da escola (Secretaria de Educação, prefeitura, governo estadual etc.) solicitando que seja feita a troca desses equipamentos de segurança.
Que outros dispositivos para combate incêndios pode haver? Peça que pesquisem esses equipamentos e as brigadas de incêndio na comunidade.
em ação – Simulando o funcionamento de um extintor de incêndio
Ver sem ver é o que conseguimos com o microscópio de tunelamento. Não há uma imagem que se forme na nossa córnea, como no processo tradicional da visão. Na verdade, o que consideramos “imagem” é o resultado da interação da corrente de varredura com o átomo. De certa forma, esse procedimento repete o que fizemos com o experimento da caixa preta, no início desta unidade.
[...]
Nossa capacidade visual depende primordialmente do cristalino [na nomenclatura anatômica atual chamado de lente], uma espécie de lente dos nossos olhos. [...]
Para observar objetos nessa escala micrométrica, temos que fazer uso de microscópios, desde os mais simples, como os utilizados em laboratórios escolares (chamados de microscópios óticos de baixa resolução), até os mais sofisticados microscópios eletrônicos. Todos esses microscópios usam algum tipo de sistema de lentes para convergir luz visível (lentes óticas) ou feixes de elétrons (lentes magnéticas) e formar uma imagem perceptível a olho nu.
Em 1982, o físico alemão Gerd Binnig (1947-) e o físico suíço Heinrich Rohrer (1933-) apresentaram um modelo de microscópio sem lente, trabalho que lhes valeu o Prêmio Nobel de Física de 1986. O curto intervalo de tempo entre o feito e a premiação é uma boa medida da importância atribuída à invenção. O equipamento passou a ser conhecido como microscópio de tunelamento com varredura (STM, na sigla em inglês), porque se baseia no efeito túnel, propriedade que permite que o elétron atravesse um material [...].
Leitura tátil
O funcionamento do microscópio de Binnig e Rohrer assemelha-se à forma como os cegos leem. O cego percebe o mundo usando seus sentidos táteis, o que levou o francês Louis Braille (1809-1852) a criar, em 1827, o sistema de leitura que leva o seu nome.
[...]
Para avaliar as unidades de medida utilizadas neste texto, considere o menor tracinho de uma régua, que equivale a 1 milímetro, que é a milésima parte do metro. Imagine esse tracinho dividido em cinco partes – cada uma delas equivale aos 1,2 décimos de milímetro que podemos ver a olho nu.
Agora, imagine dividir cada quinta parte do milímetro (2 décimos de milímetro) por 200. Você chegaria a micrômetro (μm), que é a milionésima parte do metro: 1 μm = 0,000001 m, dimensão que não dá mais para ver a olho nu. O angstrom é 10 000 vezes menor do que o micrômetro que equivale a 0,0000000001 m, dimensão impossível de visualizar com microscópios de lentes, mas que pode ser vista com os microscópios de tunelamento e de força atômica.
Pois o microscópio de tunelamento funciona de modo inteiramente análogo a esse sistema, mas o “dedo” do microscópio (tecnicamente denominado sonda) não chega a tocar na superfície analisada. Ele fica a alguns a ngstrons (o ângstrom é a décima bilionésima parte do metro), distância suficientemente pequena para permitir a troca de cargas elétricas entre a superfície e a sonda por meio do efeito túnel. Portanto, ao se aplicar uma voltagem entre a sonda e a superfície, uma corrente elétrica circula entre as duas. [...]
Fazer a varredura, ou seja, fazer a sonda flutuar sobre a superfície a ser analisada é um procedimento idêntico ao que o cego faz com o seu dedo para reconhecer a topografia de uma área. Um circuito eletrônico controlado pela corrente de tunelamento, que circula
deCiFrando CiênCiaa
entre a superfície do material e a sonda, aciona um sistema mecânico que movimenta a sonda na horizontal e na vertical. Então, é possível manter a sonda sempre à mesma distância da superfície, de modo que a topografia seja eletronicamente registrada pelo seu deslocamento vertical. Esses registros são transformados em imagens [...] por meio de complexos programas computacionais.
Topografia da área: a topografia da área de um material tem o mesmo sentido da topografia de uma região com suas formas de relevo, porém em nível microscópico, no qual o “relevo” indica a posição dos átomos.
Logo se percebeu que o microscópio de tunelamento faz mais do que exibir a topografia da superfície analisada. Ele pode também mapear propriedades físico-químicas dos átomos da superfície [...].
Essa descoberta deu origem a diferentes tipos de microscópio de varredura, a começar pelo microscópio de força atômica (AFM, na sigla em inglês), também inventado por Gerd Binnig e colaboradores, poucos anos depois do STM. Diferentemente deste, o AFM é capaz de analisar também materiais não condutores e, dependendo do tipo de sonda, pode avaliar diferentes propriedades físico-químicas, além de obter a topografia superficial.
Para que os estudantes consigam uma aproximação da magnitude do angstrom, peça que transformem medidas ou imaginem quantos átomos de hidrogênio (diâmetro de, aproximadamente, 1 angstrom) seria possível colocar lado a lado ao longo de uma régua de 1 metro (considerando o átomo uma esfera maciça como no modelo de Dalton).
Essa compreensão exige familiaridade com as ordens de grandezas, que muitos de nós não conseguimos ter antes do Ensino Médio. Já sabemos que o objeto conhecido mais distante de nós no Universo está a bilhões de anos-luz: a ironia é que sabemos medir, mas não podemos vivenciar essa grandeza, que está fora de nosso âmbito de experiências cotidianas. Para isso é que existem as potências de dez e a notação científica.
1 | Em que aspectos o microscópio de tunelamento difere dos demais microscópios?
2 | Com base no texto, é possível observar com o microscópio de tunelamento como é o átomo? Justifique. O microscópio de tunelamento
Esta seção apresenta uma ampla gama de questões que abordam os diferentes temas tratados no capítulo. Você pode sugerir aos estudantes que resolvam e discutam nos grupos as questões, apresentem as respostas para a turma e, depois, discutam os pontos divergentes. Será interessante utilizar esse trabalho como parte da avaliação bimestral.
1 | Que diferença há entre a ligação covalente e a ligação iônica?
Na ligação covalente, os átomos compartilham elétrons; na ligação iônica, há transferência de elétrons de um átomo para outro.
2 | Os gases nobres (elementos do grupo 18 da tabela periódica) encontram-se na natureza apenas como átomos isolados. Outros elementos gasosos, entretanto, encontram-se sob a forma de átomos combinados. É o caso do oxigênio e do nitrogênio da atmosfera. Considerando as forças elétricas entre os átomos, como se explica essa diferença?
No caso dos gases nobres, as forças de repulsão entre seus átomos devem ser maiores do que as de atração e, por isso, não se unem.
3 | O que há de comum em todos os tipos de ligação química?
Todas elas resultam de atrações elétricas entre átomos.
4 | Explique, com suas palavras, o fato de o ouro ser melhor condutor elétrico que o ferro.
Os elétrons livres da estrutura do ouro devem estar menos atraídos pelos núcleos do que os elétrons livres da estrutura do ferro.
5 | Como se forma uma solução iônica?
Na solução aquosa iônica, íons de uma substância iônica (soluto) dispersam-se na água, formando uma solução de água com íons que apresentam mobilidade nesse líquido.
6 | Quando a água passa do estado líquido para o estado gasoso, o que acontece com as ligações intermoleculares? E com as ligações intramoleculares?
As ligações intermoleculares são rompidas. As intramoleculares mantêm-se intactas.
7 | A tabela a seguir apresenta dados sobre as massas de reagentes, produtos e sobras de três experimentos que envolveram a reação de decomposição, por aquecimento, do carbonato de cálcio (reagente), formando cal viva e dióxido de carbono (produtos da decomposição). (Cal viva ou cal virgem: óxido de cálcio, sólido branco usado na construção civil.)
Copie a tabela em seu caderno e complete os espaços hachurados.
Experiência II: 28,0 g e 22,0 g; Experiência III: 23,0 g e 8,8 g.
Experimento
Massa de carbonato de cálcio antes do aquecimento
Massa de cal viva após o aquecimento
Massa de dióxido de carbono após o aquecimento
Sobra de carbonato de cálcio que não se decompôs
I 100,0 g 56,0 g 44,0 g Nada
II 56,0 g 6,0 g
III 11,2 g 3,0 g
8 | Considere a transformação química representada pela seguinte equação química: C12H22O11 + 12 O2 → 12 CO2 + 11 H2O
a. Que elementos químicos constituem os reagentes dessa transformação? Eles são os mesmos que constituem os produtos? Carbono, hidrogênio e oxigênio. Sim, são os mesmos.
b. Conte o número total de átomos de carbono, de hidrogênio e de oxigênio representados nas fórmulas que indicam as moléculas dos reagentes. Faça o mesmo para as moléculas dos produtos. A que conclusão você chegou?
12 átomos de carbono, 22 de hidrogênio e 25 de oxigênio. São iguais nos reagentes e nos produtos.
9 | Copie no caderno a equação química a seguir, que representa a obtenção do metal zinco (Zn) tendo como base o óxido de zinco (ZnO), e substitua os símbolos pelos coeficientes estequiométricos corretos antes de cada fórmula de reagentes e de produtos.
@ ZnO + # C → & Zn + $ CO2
UNIDADE 1 — Matéria e energia
12. Na realidade, os dois reagentes determinam se a combustão será completa ou não. Por exemplo, combustíveis com mais átomos de carbono precisam de mais comburente do que um com menos átomos da mesma subtância. Uma mesma quantidade de oxigênio pode ser suficiente para a queima completa do metano, CH 4, e insuficiente para a queima completa do isooctano, C 8 H18, um dos principais componentes da gasolina.
10 | Uma fita de magnésio (Mg) de massa igual a 0,24 g foi queimada ao ar (reação com O2 do ar), emitindo uma luz branca muito intensa e transformando-se em um pó branco (óxido de magnésio, MgO), como único produto da transformação. A massa desse pó foi de 0,40 g. Sendo assim, responda às questões a seguir.
a. Escreva a equação química balanceada que representa a queima do magnésio pelo oxigênio do ar. 2 Mg + O2 → 2 MgO
b. Calcule a massa de oxigênio que reagiu.
0,16 g, pois: massa de magnésio + massa de oxigênio = massa de óxido de magnésio. Assim, 0,24 g + x g = 0,40 g, portanto, x = 0,16 g.
11 | O butano (fórmula C4H10) é um dos principais componentes do gás de botijão (gás liquefeito de petróleo – GLP). Escreva a equação química balanceada que representa a combustão completa do butano (reação com oxigênio, O2), produzindo dióxido de carbono e água.
2 C 4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O
12 | Qual a diferença entre combustível e comburente? Qual dos componentes da combustão determina se ela é completa ou incompleta?
13 | Se a combustão é uma reação que consome oxigênio e produz calor, conclui-se que a respiração celular também é um tipo de combustão. Como justificar essa afirmação?
A respiração celular consome oxigênio e gera a energia térmica (calor) que mantém a temperatura constante do nosso corpo. Além disso, muitas das reações químicas que acontecem no nosso corpo consomem energia, a qual é proveniente da respiração celular. Nesse sentido, podemos comparar a combustão completa com a respiração celular.
Outra transformação química de grande importância industrial é a síntese da amônia (NH3), substância gasosa nas condições ambientais e muito tóxica. Dissolvida em água, forma soluções aquosas vendidas no comércio com o nome de amoníaco.
A amônia é uma das principais matérias-primas da indústria química, presente em produtos como fertilizantes, medicamentos, corantes, explosivos, plásticos, entre outros. Ela é resultado da transformação química que ocorre entre o gás nitrogênio (N2), obtido do ar, e o gás hidrogênio (H2), que pode ser derivado de diferentes recursos naturais: da água, do gás natural, do carvão.
Com este experimento, você conseguirá representar a equação química da obtenção da amônia utilizando os conhecimentos que aprendeu até agora.
Material:
• 1 folha de papel sulfite A4
• 12 grãos de feijão (que representarão átomos de hidrogênio)
• 4 grãos de milho (que representarão átomos de nitrogênio)
• cola branca
Procedimento
A. Coloque todos os grãos (feijão e milho) sobre a folha de papel sulfite.
B. Agrupe os grãos necessários para representar uma molécula de gás nitrogênio. Essa molécula é formada por dois átomos de nitrogênio unidos entre si (N2).
Nesta atividade, os estudantes utilizarão grãos de diferentes cereais em uma equação química para representar os átomos e seus arranjos nos reagentes e nos produtos. A ideia central da atividade é levá-los a compreender o significado dos coeficientes estequiométricos de uma equação química.
Depois de encerrada, a atividade ainda pode ser estendida para que eles compreendam a reação química como um rearranjo entre partículas. Podem ser usados botões, contas ou até mesmo massinha de modelar – qualquer objeto que represente partículas indivisíveis e iguais em cada elemento. Aliás, é interessante fazer com que os estudantes percebam que, no contexto das equações químicas, o modelo atômico de Dalton é o mais adequado, mesmo com todas as limitações e simplificações. Não precisamos saber quantos nêutrons tem um átomo para fazer o balanceamento de equação.
Outra vantagem dessa atividade é deixar claro que, quando a transformação é física – como nos casos das mudanças de estado físico, por exemplo –, não há alteração das espécies químicas constituintes das substâncias.
C. Repita o procedimento B utilizando os grãos necessários para representar uma molécula de gás hidrogênio (H2).
Responda:
1 | Os grãos que você agrupou ao realizar os procedimentos B e C permitem representar moléculas de amônia (NH3)? Por quê?
Não, pois a molécula formada possui mais nitrogênio e menos hidrogênio do que o necessário.
2 | Quantos modelos de molécula de gás nitrogênio e de gás hidrogênio você conseguiu montar com todos os grãos disponíveis?
2 moléculas de nitrogênio e 6 moléculas de hidrogênio.
D. Desfaça as moléculas de nitrogênio e de hidrogênio que organizou no procedimento anterior e monte quantos modelos conseguir para representar moléculas de amônia (NH3).
3 | Quantos modelos você conseguiu montar ao realizar o procedimento D? 4.
4 | Qual é a proporção em que devem interagir as moléculas N2 com as moléculas H2 para formar amônia? 1:3.
5 | Nessa transformação química, cada molécula de gás nitrogênio interage com certa quantidade de gás hidrogênio. Quantas moléculas de amônia se formam? Duas.
E. Agora, faça uma colagem para representar o que acontece com os átomos e com as moléculas na transformação química em que há produção de amônia a partir de nitrogênio e hidrogênio. Utilizando os grãos e a cola branca, faça os modelos de moléculas de reagentes e produtos, como na figura a seguir. Abaixo do modelo, escreva a equação química que representa a transformação química que ocorre.
Modelo representativo da equação química de formação da amônia utilizando sementes de milho e feijão, correspondendo, respectivamente, aos átomos de nitrogênio e aos de hidrogênio.
6 | Na equação química que você formulou, o que indicam os números que foram escritos diante das fórmulas do gás nitrogênio, do gás hidrogênio e da amônia?
Quando você desmontou todos os modelos que representavam as moléculas de gás nitrogênio e de gás hidrogênio (procedimento D), simulou o rompimento das ligações químicas entre os átomos presentes nessas moléculas. Ao agrupar os grãos para representar moléculas de amônia, simulou a formação de novas ligações entre os mesmos átomos. Você representou, assim, um exemplo de rearranjo de átomos que ocorre durante a transformação química entre gás nitrogênio (N2) e gás hidrogênio (H2), formando amônia.
UNIDADE 1 — Matéria e energia 58
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
1. Os estudantes poderão dizer que a formação do arco-íris ocorre com a presença do Sol logo após a chuva. Alguns poderão dizer, ainda, que já observaram pequenos arco-íris em outras situações, como ao regar plantas. Enfatize que o fenômeno não depende da água somente, mas que também são fundamentais a presença de luz e a forma como esta incide nas gotículas de água presentes na atmosfera.
2. Provavelmente, a maior parte dos estudantes responderá que viu apenas arco-íris como o apresentado na imagem. Caso nenhum deles comente, ressalte que a forma do arco-íris visto no horizonte é sempre assim, mas algumas vezes apenas uma parte do arco é visível. Em alguns casos, podemos observar um fenômeno semelhante ao redor do Sol, cuja forma é circular e denominada halo, e não arco-íris.
Os vegetais são altamente dependentes da luz, pois a utilizam para sintetizar a matéria orgânica necessária para que possam crescer e se reproduzir. Os animais também dependem da luz, porque ela é a fonte primária de energia das cadeias alimentares. Além disso, é por meio dela que a maioria dos animais obtém grande parte das informações do ambiente. Assim, a luz é um importante componente do mundo natural e responsável por muitos fenômenos físicos.
O arco-íris é um fenômeno que ocorre na atmosfera, e a explicação de sua formação não é simples, uma vez que envolve fenômenos ópticos, meteorológicos e geométricos.
Observe a imagem e responda às questões propostas.
Temas para o desenvolvimento deste capítulo
• Luz
• Fontes de luz
• Propagação da luz
• Fenômenos luminosos (reflexão, refração e absorção)
• Espectro da luz visível.
• Luz e cor
• Classificação das radiações eletromagnéticas
• Aplicações das radiações eletromagnéticas
• Transmissão e recepção de dados, imagens e sons.
Início de conversa
A imagem de um arco-íris produz encantamento e apelo estético, motivos que produzem oportunidades de questionamento sobre sua formação. Nos arco-íris podem ser observados aspectos como a simetria, a disposição de cores, a sua posição em relação ao observador e, com tais aspectos, iniciar o levantamento de hipóteses.
Inicie a leitura da imagem convidando os alunos a descreverem o fenômeno. Espera-se que mencionem as cores e o formato. Questione:
Arco-íris formado em Santo Antônio do Pinhal, (SP).
1 | Em sua opinião e com base em sua experiência pessoal, qual(is) é(são) a(s) condição(ões) necessária(s) para a ocorrência de um arco-íris?
2 | Agora, tente se lembrar: você já observou um arco-íris diferente do apresentado na imagem, ou o arco-íris é sempre no formato de um arco?
Objeto do conhecimento:
• Estrutura da matéria
• Radiações e suas aplicações na saúde Habilidades
• EF09CI04, EF09CI05, EF09CI06, EF09CI07
• Quantas e quais são as cores de um arco-íris? A identificação das cores depende da acuidade visual de cada pessoa e a resposta mais comum para o número de cores é “sete”, pois isso é o que normalmente se afirma. No entanto, esse número foi uma escolha arbitrária, basta ver que os monitores de computadores podem ter mais de um milhão de cores!
• A formação é sempre em arco?
O arco-íris, evidentemente, é sempre um arco (uma explicação da formação em arco do arcoíris pode ser encontrada no link: https://periodicos.ufsc.br/index. php/fisica/article/view/7935/7301. Acesso em: 14 jun 2022.)
• Quais são os elementos presentes em uma cena com arco-íris?
Em geral, as respostas iniciais são “sol e chuva”, mas o arco-íris pode se formar também na presença de água que não seja de chuva, como o esguicho de uma mangueira ou em cachoeiras.
Lembre aos alunos que a decomposição da luz branca pode acontecer em outras situações, como em um prisma de vidro, embora essa decomposição não seja chamada de arco-íris. Destaque a necessidade de luz para que o arco-íris ocorra, pois esse é o mote para o desenvolvimento do capítulo.
O que oscila em uma onda eletromagnética são campos elétricos e magnéticos. No entanto, não é necessário nesse nível de ensino tratar do conceito de campo, que exige grande abstração. Por esse motivo, optamos por considerar que as oscilações têm natureza elétrica e magnética, que são conceitos mais próximos dos alunos.
Na concepção moderna de luz, a intensidade está relacionada com a quantidade de fótons emitidos por unidade de tempo e não com a amplitude da onda. No entanto, como optamos por tratar a luz como ondas, a associação de intensidade com amplitude é válida. Mesmo assim, é preciso cuidado ao abordar esse tema, pois há duas amplitudes nas ondas eletromagnéticas: uma da oscilação elétrica e outra da oscilação magnética. O que deve ser considerado é uma combinação de ambas.
A luz é um tipo de onda que tem a particularidade de sensibilizar as células da retina dos olhos, permitindo-nos ver os objetos ao nosso redor.
As ondas de luz são formadas por duas oscilações conjuntas, uma de natureza elétrica e outra magnética. Por isso, fala-se em onda eletromagnética.
São características das ondas de luz, assim como de todas as ondas: a amplitude, a frequência, o comprimento de onda e a velocidade de propagação.
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
A amplitude das ondas de luz está relacionada à intensidade da luz. Por exemplo, se recebermos na retina dois feixes de luz azul, o que tiver maior amplitude será mais intenso, de modo que o veremos mais brilhante. A frequência de uma onda corresponde ao número de oscilações da onda em uma unidade de tempo. Se esse número de oscilações for em 1 segundo, a frequência é dada em hertz (Hz). Assim, dizer que uma onda tem frequência de 60 Hz significa que ela oscila 60 vezes a cada segundo. O comprimento de onda corresponde à distância que a onda se propaga até que se complete uma oscilação.
A velocidade de propagação das ondas de luz depende do meio em que ela está se propagando e de sua frequência. Porém, no vácuo, todas elas se propagam com a mesma velocidade, que é aproximadamente 300 000 km/s.
A luz pode ser produzida de diversas formas. O Sol é a principal fonte de luz na Terra, mas a sua indisponibilidade durante a noite levou o ser humano a utilizar outra fonte de luz, o fogo, disponível desde as fogueiras na Antiguidade, passando pelas velas, pelas lamparinas e pelos lampiões a querosene.
UNIDADE 1 — Matéria e energia 60
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
Com o desenvolvimento dos sistemas de produção e distribuição de energia elétrica e a invenção das lâmpadas elétricas, esse tipo de fonte de luz substituiu quase que totalmente a produzida pelo fogo.
A iluminação noturna da superfície da Terra pode ser vista link https:// www.youtube.com/watch?v=RGNhZ292Zg (acesso em 29 ago. 2022). Nele são mostradas fotos noturnas da superfície da Terra obtidas a partir da Estação Espacial Internacional. Apresente o vídeo aos alunos e destaque para a diferença de iluminação entre a África e a Europa (aos 18 segundos no vídeo), indicando a enorme diferença de desenvolvimento entre os dois continentes.
No link https://museufaraday.ist. utl.pt/HistTecnology/Historia%20 %20da%20%20lampada%20eletrica. pdf (acesso 29 ago. 2022) há um texto com as datas importantes na evolução das lâmpadas elétricas.
Explique aos alunos que a maior ou a menor transparência de um material dependem não só da sua constituição, mas também da sua espessura e das características da radiação com a qual interage. Por exemplo, o papel celofane é transparente, mas se muitas folhas forem sobrepostas, ele pode se tornar opaco. Embora ainda não se tenha tratado das demais radiações eletromagnéticas, pode-se citar que o tecido da pele humana é opaco para a luz, mas é transparente para raios X, o que possibilita a produção das radiografias com finalidades médicas.
Nas primeiras lâmpadas, a luz era produzida por meio do aquecimento de um fio metálico a temperaturas superiores a 1 000 o C, o que o torna incandescente, por isso esse processo é chamado incandescência Posteriormente, foram desenvolvidas lâmpadas em que a luz é emitida pelos átomos de um gás existente no seu interior em um processo denominado fluorescência. Isso ocorre após os átomos desse gás receberem energia em razão das colisões com elétrons da corrente elétrica e emitirem essa energia na forma de luz.
Nas lâmpadas de LED, a luz é proveniente dos diodos emissores de luz, componentes eletrônicos cuja abreviação em inglês é LED, de light-emitting diode. Quando esse componente é ligado de forma adequada, nele se estabelece uma corrente elétrica e, ao passarem de uma região para outra do LED, os elétrons emitem luz, processo denominado eletroluminescência Há outras formas de produção de luz, como a que ocorre em transformações químicas, processo denominado quimioluminescência; e a que ocorre em seres vivos, como os vaga-lumes, chamada de bioluminescência
Depois de ser emitida pela fonte, a luz pode atingir diversos materiais, denominados meios de propagação, e apresentar diferentes comportamentos, a depender se os materiais são transparentes, translúcidos ou opacos.
Nos materiais transparentes, a luz se propaga por distâncias consideráveis, seguindo uma trajetória bem definida. Quando um material transparente é interposto entre um objeto e um observador, este consegue enxergar perfeitamente o objeto. É o que ocorre, por exemplo, nos vidros utilizados em janelas.
Um material é translúcido quando a luz se propaga através dele, mas as trajetórias seguidas são irregulares. Dessa forma, um observador consegue perceber a presença de um objeto que está além de um meio translúcido, mas não consegue distingui-lo de forma clara. O papel vegetal é um exemplo de material translúcido.
Há materiais através dos quais a luz não se propaga, denominados opacos Como a luz não se propaga por eles, não é possível enxergar os objetos que se encontram além dele. O ferro é um exemplo de material opaco.
Quando se olha ao redor, é possível enxergar alguns objetos, enquanto outros estão ocultos. Para que um objeto seja visível, é necessário que exista uma linha reta e livre de materiais opacos entre ele e os olhos do observador.
Isso é necessário porque a luz se propaga em linha reta nos meios homogêneos e transparentes, como o ar. Se a luz não tivesse essa propriedade e descrevesse uma trajetória curva ao se propagar, seria possível observar objetos que estivessem atrás de outros, sem a necessidade de nos deslocarmos.
Reproduza, na sala de aulas, a situação mostrada na figura. Não é necessário utilizar a chama de uma vela, pode ser qualquer objeto ou a lanterna dos celulares. Outra possibilidade é utilizar um tubo estreito e mostrar que o eixo do tubo deve estar alinhado com a reta que une o objeto a ser observado e o olho do observador.
Enfatize aos alunos que só é possível observar a luz vinda da fonte, primária ou secundária, se houver uma trajetória retilínea e desobstruída entre a fonte de luz e os olhos do observador.
O que mantém a Ciência como um conjunto coerente de conhecimentos é a possibilidade de confrontar a validade de seus conceitos, evitando os argumentos de autoridade. Pela genialidade e grandiosidade de seu trabalho, Isaac Newton era um cientista muito difícil de refutar. Por esse motivo, a experiência de Young que moveu o fiel da balança a favor de Huygens foi tão importante.
Ainda no século XIX, os trabalhos de Jean Bernard Léon Foucault (1819-1868) e James Clerk Maxwell (1831-1879) confirmaram a interpretação ondulatória da luz, mas a teoria corpuscular é imprescindível para explicar fenômenos muito importantes como o efeito fotoelétrico. Assim, dizemos que a luz tem caráter dual: dependendo do fenômeno em curso, pode ser compreendida como onda ou como partícula.
Também é devido à propagação retilínea da luz que se formam as sombras. Quando uma fonte emite luz, ela se espalha em todas as direções até encontrar um obstáculo, como uma parede. Se um objeto opaco for colocado entre a fonte de luz e a parede, ele impedirá a propagação da luz, que deixará de iluminar parte da parede, formando-se, assim, uma sombra.
Se a luz contornasse os objetos, ela iluminaria toda a parede, não existindo a formação de sombras.
A natureza da luz, desde muito tempo, foi motivo de indagações pelos cientistas. Na Grécia Antiga, os filósofos apresentaram as primeiras explicações. Eles achavam que a luz era emitida por nossos olhos e, ao atingir os objetos, tornava-os visíveis.
Na Europa do século XVII, Isaac Newton (1643-1727), físico inglês, supunha que a luz era constituída por uma infinidade de pequenas partículas emitidas pelas fontes de luz. Christian Huygens (1629-1695), matemático e físico holandês, propunha que a luz era uma forma de onda.
Existiam, então, dois modos distintos de interpretar a luz: como partículas ou como onda. Em 1801, o físico inglês Thomas Young (1773-1829) mostrou experimentalmente que a luz apresentava certos comportamentos característicos das ondas, decidindo, na época, a disputa em favor de Huygens.
Hoje sabemos, porém, que a luz, em alguns fenômenos, apresenta um comportamento que só pode ser explicado se considerarmos que ela é constituída de pequenas porções de energia, a que se deu o nome de fótons. Por essa razão, atualmente, considera-se que a luz apresenta comportamento
duplo, de onda e de partícula, cada um se manifestando de forma mais evidente, a depender do fenômeno. As explicações para a maioria dos fenômenos luminosos que presenciamos em nosso cotidiano são dadas considerando a luz uma onda.
1 | Em algumas situações, a explicação dos filósofos gregos para o fenômeno da visão funciona razoavelmente bem. Por exemplo, ao ficarmos de frente para um objeto, os raios de luz que partem de nossos olhos alcançam o objeto, e nós podemos vê-lo. Apresente um argumento que contradiz esse exemplo. Resposta no Manual do Professor.
Ao se propagar, a luz frequentemente encontra superfícies que separam meios diferentes, o que proporciona a ocorrência de reflexão, refração e absorção. Na maioria das vezes, ocorre mais de um desses fenômenos ao mesmo tempo, mas, em geral, nos referimos apenas àquele que é predominante.
Na reflexão, a luz, ao atingir a superfície que separa os dois meios, desvia sua trajetória e continua no meio em que estava se propagando.
Prédios refletidos nas águas do lago do Parque das Nações Indígenas, Campo Grande (MS). Ao atingir a superfície que separa o ar da água, a luz reflete e continua a se propagar no ar.
Resposta
1. Se essa explicação fosse correta, seria possível enxergar também no escuro, pois a luz viria de nossos olhos. No entanto, à noite, em um quarto, só enxergamos os objetos quando há uma fonte de luz presente, como uma lâmpada ou a chama de uma vela.
Os fenômenos da reflexão, refração e absorção são apresentados de forma independente, mas, na maioria dos casos, eles ocorrem simultaneamente. Por exemplo, quando a luz atravessa o vidro de uma janela, considera-se o fenômeno da refração, pois ocorreu mudança no meio de propagação, uma vez que a luz passou do ar para o vidro e depois do vidro para o ar. No entanto, não é difícil perceber que parte da luz é refletida pelo vidro, fenômeno que é mais perceptível à noite, quando não há luz proveniente da face oposta do vidro e que ofusca a visão da luz refletida. Se uma placa de vidro for exposta à luz solar, ela se aquecerá após algum tempo, indicando que houve absorção.
Explore as duas imagens:
Na refração, a luz atravessa a superfície que separa os dois meios, por exemplo, ar e água, e passa a se propagar no segundo meio material.
A refração, geralmente, proporciona um desvio na direção de propagação da luz. É por essa razão que piscinas e lagos parecem ter uma profundidade menor do que a real quando observados de suas bordas.
Na fotografia desta página, vê-se o reflexo das construções na superfície do lago. Diga aos alunos que, muitas vezes, essas superfícies são chamadas de “espelhos d’água”, em uma constatação evidente do fenômeno que predomina nessa situação.
Na fotografia da página seguinte, o fundo do rio é iluminado pelos raios de luz que se propagaram no ar, penetraram na água, sofreram reflexão na superfície do fundo do rio, voltaram a se propagar na água e novamente no ar.
A compreensão das cenas mostradas nas duas fotografias evidencia as habilidades de reconhecer a reflexão ou a refração como evento preponderante na formação das imagens.
Apesar da concepção da luz como um fenômeno ondulatório, ela também apresenta caráter corpuscular. Hoje sabe-se que em algumas situações a luz se comporta como uma onda e em outras como partícula.
A reflexão e a refração da luz podem ser explicadas pelo seu caráter ondulatório, enquanto que em algumas situações de absorção e emissão apenas o caráter corpuscular é capaz de explicar o fenômeno.
O desvio ocorrido na direção de propagação da luz deve-se à diferença entre as velocidades com que a luz se propaga nos dois meios.
Esse fenômeno pode ser comparado com o que acontece quando um par de rodas ligadas por um eixo rola sobre uma mesa parcialmente coberta por uma toalha. A velocidade de deslocamento das rodas é maior na parte da mesa sem toalha em comparação com a parte coberta pela toalha. Portanto, quando ocorre uma mudança nas características da superfície em que as rodas se deslocam, há alteração na velocidade delas.
Observe que, na situação 1 da figura a seguir, uma das rodas entra primeiro na superfície em que a velocidade é menor, e sua velocidade diminui, enquanto a outra roda mantém sua velocidade, pois ainda está na superfície em que a velocidade é maior. Como ambas as rodas estão se movendo ao mesmo tempo com velocidades diferentes, ocorre mudança na direção do movimento, e o ângulo de desvio será maior quanto maior for a diferença entre as velocidades das duas rodas.
Isso também acontece na situação 2, mas, como as rodas passam do meio em que a velocidade é maior, o desvio ocorre em direção contrária à verificada na mesa anterior.
Note que, como representado na situação 3, se o conjunto de rodas se move perpendicularmente à linha de mudança de superfície, não há desvio, apenas mudança de velocidade.
Apesar de a luz ser muito diferente de um par de rodas, o fenômeno de refração também corresponde à mudança de velocidade de propagação da luz, que, na maioria das vezes, provoca um desvio da direção de propagação, similar ao que acontece no exemplo das rodas.
Na absorção, a luz é retida na superfície do novo meio, transferindo sua energia para ele. Essa energia transforma-se em energia térmica e, consequentemente, provoca aquecimento. Esse aumento de temperatura pode ser muito pequeno e imperceptível, mas sempre existe quando a luz é absorvida por um objeto.
Ao mudar de meio, a direção de propagação da luz pode se alterar, permitindo que se veja o que não se via antes?
Material:
• recipiente opaco • moeda • água
Procedimento
A. Coloque a moeda no fundo do recipiente opaco e posicione-se de modo que a borda impeça a visão da moeda.
B. Permaneça nessa posição enquanto um colega coloca água lentamente no recipiente até completá-lo, tomando o cuidado de não deslocar a moeda.
Essa atividade experimental é muito simples e eficiente para mostrar que pode ocorrer desvio na direção de propagação da luz quando há mudança de meio de propagação. Enfatize aos alunos que a propagação retilínea da luz ocorre enquanto ela se propaga em meios homogêneos e transparentes. No caso do experimento, houve mudança de meio de propagação, da água para o ar, de modo que há um desvio na trajetória. Note, entretanto, que tanto na água quanto no ar a trajetória é retilínea.
Com relação ao procedimento B, responda:
1 | Você consegue ver a moeda agora? Após o procedimento B, é possível ver a moeda.
2 | Por que isso aconteceu? A moeda passa a ser visível porque a luz que vem dela, ao passar da água para o ar, sofre um desvio e chega aos olhos do observador.
O processo de visão em cores é extremamente complexo, pois nosso sistema visual não se atém apenas ao objeto observado. Experimentos mostraram que nosso cérebro faz uma comparação de todo ambiente ao redor para determinar as cores. Portanto, a cor de um objeto que percebemos é resultado da interação da luz com o objeto, da interação da luz refletida por este objeto com os nossos olhos e da interpretação que nosso cérebro faz dessa interação. Dessa forma, o que apresentamos aqui é uma teoria bem simplificada: a teoria simples da visão colorida.
A luz branca é formada pela mistura de luzes de diversas cores, as quais são determinadas pela frequência da onda da luz. A luz de cor vermelha é a que tem as menores frequências, enquanto a de cor violeta tem as maiores.
Luzes de cores diferentes se propagam com velocidades diferentes nos diversos meios, exceto no vácuo. Essa diferença de velocidade faz os desvios, que ocorrem com as luzes quando mudam de meio, serem diferentes para cada cor de luz, o que proporciona a separação da luz branca em suas cores componentes, como ocorre quando ela atravessa um prisma ou na formação do arco-íris.
vermelho alaranjado amarelo verde azul anil violeta
Enquanto as cores das luzes dependem apenas da frequência da onda da própria luz, a cor de um objeto depende da interação que ocorre entre a superfície do objeto e a luz que incide sobre ele, resultado da absorção e da reflexão de luz pelo objeto.
A percepção das cores pelo sistema visual humano ocorre por meio da interação da luz com os olhos e do processamento pelo cérebro das informações que resultam dessa interação. Assim, cada objeto tem a cor (ou uma mistura das cores) da luz que ele reflete, pois é essa luz que chega aos olhos.
Um objeto verde, por exemplo, reflete a luz verde que incide sobre ele e absorve todas as luzes de outras cores. Desse modo, a única luz proveniente do objeto que chega aos olhos é a luz de cor verde, e o objeto apresentará a cor verde. De forma semelhante, um objeto vermelho reflete a luz vermelha e absorve as outras, o que também ocorre com as demais cores.
A absorção pelo objeto de toda a luz que incide sobre ele resulta em sua identificação como preto pela percepção humana de cores, uma vez que nenhuma luz atingirá os olhos. Contudo, se ocorre a reflexão de todas as cores da luz branca que incidem sobre o objeto, ele é percebido como branco.
Assim, quando você lê este livro ou qualquer outro impresso com tinta preta em papel branco, não são as letras pretas que impressionam seus olhos, já que elas não refletem luz. O que sensibiliza nosso sistema visual é o contorno branco, no qual a luz é refletida. Isso ocorre porque, para enxergarmos um objeto, é necessário que a luz emitida ou refletida por ele chegue até nossos olhos.
Quando um objeto de cor vermelha é iluminado com luz branca, ele reflete a luz vermelha e absorve todas as outras. Então, se um objeto de cor vermelha for iluminado por luz azul, ele parecerá preto, uma vez que absorverá a luz azul e não refletirá nenhuma luz.
Quando se afirma que um objeto branco reflete toda a luz que incide sobre ele e que um objeto preto absorve toda a luz, se está fazendo uma aproximação da realidade. Os objetos pretos refletem luz, como se pode ver pelo brilho existente na foto da caneca, assim como os objetos brancos absorvem um pouco da luz que incide sobre eles.
Na natureza, os fenômenos raramente ocorrem isoladamente, há sempre um conjunto de fatores influindo no resultado. Por isso, nas Ciências da Natureza, os experimentos em laboratório são muito importantes, pois permitem controlar as di
Como afirmado anteriormente, o processo de produção e visão das cores de um objeto não é tão simples quanto aqui descrito. Ele envolve uma série de fatores, por exemplo, a composição dos pigmentos que proporcionam as cores de um objeto.
Um objeto amarelo, por exemplo, pode ser constituído por uma substância que reflete apenas a luz amarela que incide sobre ele, como pode ser constituído por substâncias que refletem luz verde e vermelha, cuja combinação o sistema visual humano interpreta como amarelo.
Além disso, o que torna um objeto marrom? Não há luz marrom que ele possa refletir! Então, o marrom é resultado da reflexão simultânea de um conjunto de cores que o siste ma visual humano interpreta como marrom.
De forma semelhante, um objeto de cor verde iluminado com luz vermelha parecerá preto. Já um objeto branco iluminado com luz verde parecerá verde, e iluminado com luz vermelha parecerá vermelho. Um objeto preto será sempre preto, pois não reflete nenhuma luz.
A luz e as cores dos objetos
Neste experimento, você verá como as cores dos objetos se alteram de acordo com a cor da luz que incide sobre eles. Providencie alguns objetos coloridos com cores vivas.
Material:
• 5 objetos: vermelho, verde, azul, preto e branco, um de cada cor
• papel celofane nas cores vermelha e verde
• fonte de luz branca
• superfície branca
Procedimento:
A. Coloque os objetos sobre a superfície branca na seguinte ordem: branco, vermelho, verde, azul e preto.
B. Coloque o papel celofane vermelho em frente à fonte de luz branca, de modo que a luz projetada se torne vermelha. Se necessário, dobre a folha de papel celofane até que a luz fique bem vermelha.
C. Escureça o ambiente e ilumine os objetos com luz vermelha.
1 | As cores dos objetos são iguais às de quando são iluminadas com luz branca? Quais objetos têm cores parecidas?
D. Substitua o filtro vermelho pelo verde, escureça o ambiente e ilumine os objetos com luz verde.
2 | As cores dos objetos são iguais às de quando são iluminadas com luz branca? Quais objetos têm cores parecidas?
A aparência é diferente, pois só é possível observar as cores vermelha e preta. O objeto branco e o vermelho apresentam cores parecidas; e o objeto verde, o azul e o preto têm aparência similar. Novamente, a aparência não é a mesma. Agora só é possível observar as cores verde e preta. O objeto branco e o verde têm cores parecidas; e o objeto vermelho, o azul e o preto têm aparência similar.
3 | O que se pode concluir sobre as cores dos objetos e a luz que os ilumina?
As cores dos objetos dependem da cor da luz que incide sobre eles. As cores que definimos para os objetos são válidas quando eles são iluminados com luz branca.
Um espelho nos permite observar os objetos porque reflete toda a luz que nele incide. Uma parede branca também reflete toda a luz que nela incide, mas não é possível observar objetos refletidos em uma parede branca. Essa aparente contradição é explicada pela existência de dois tipos de reflexão.
Quando a luz incide em um espelho, a reflexão se dá em direções bem definidas. Esse tipo de reflexão é chamado de regular ou especular e
O espelho reflete toda a luz que incie nele, por isso conseguimos observar os objetos.
As tampas das canetas esferográficas são exemplos de objetos coloridos que podem ser utilizados no experimento. A fonte de luz branca, pode ser uma lâmpada de LED ou a lanterna de um telefone celular. As antigas lâmpadas de filamento são amareladas, o que pode prejudicar os resultados. Dobre o papel celofane quantas vezes forem necessárias para obter uma iluminação nas cores vermelha e verde bem puras. Provavelmente os alunos não conseguirão ver que sob a luz vermelha só se pode observar as cores vermelha e preta. Isso ocorre porque nosso sistema visual usa a comparação de todo ambiente para determinar as cores e, como só há luz vermelha, ele se baseia nos padrões de claridade, determinado pelos bastonetes, o que permite, muitas vezes, distinguir o objeto branco do vermelho. Por esse motivo, não é conveniente tentar questioná-los sobre as cores que estão observando, mas apenas comparar os objetos coloridos com o branco e com o preto, apontando as similaridades entre eles.
Inicie esse tema com uma discussão sobre o aparente paradoxo apresentado no texto.
Pergunte aos alunos porque um espelho não é branco, uma vez que ele reflete toda a luz que nele incide. Em seguida questione porque uma parede branca não é um espelho, já que também reflete toda a luz que incide sobre ela. Instigue os alunos a encontrarem uma resposta para esse problema. Aproveite para mostrar que fatos com os quais estamos acostumados podem resultar em perguntas que exigem respostas complexas.
ocorre quando a superfície de incidência é bem lisa e permite a formação das imagens como nos espelhos. É também a predominância desse tipo de reflexão que caracteriza o brilho dos materiais.
Uma superfície lisa, como os espelhos, reflete a luz de forma regular.
Quando a luz incide em uma superfície branca e irregular, como uma parede, a reflexão se dá em muitas direções, pois cada parte da superfície reflete a luz em uma direção diferente, de modo que essa luz refletida tem a cor branca. Nesse caso, a reflexão é denominada irregular ou difusa. Também se diz que ocorreu difusão da luz quando ela atinge a superfície.
É por meio da reflexão difusa que enxergamos o ambiente e tudo o que está a nossa volta; por exemplo, ao acendermos uma lâmpada para iluminar um ambiente, os raios de luz espalham-se e refletem em todas as paredes e objetos, ou seja, a luz difunde-se e ilumina o ambiente. Isso acontece porque toda superfície irregular é constituída por minúsculas partes dispostas aleatoriamente, que refletem a luz em diferentes direções, conforme a ilustração a seguir.
UNIDADE 1 — Matéria e energia 72
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
As cores são utilizadas para sinalizar e informar as pessoas. Nas praias, a bandeira vermelha indica que o mar está perigoso, enquanto a bandeira verde informa que o mar está liberado para banhos. Nos semáforos, as cores vermelha, amarela e verde indicam parada obrigatória, atenção e passagem livre, respectivamente.
Embora essa sinalização seja de conhecimento da maioria das pessoas, muitas não a respeitam e entram no mar quando há bandeira vermelha ou atravessam a rua com o sinal vermelho.
Pessoas que têm esse comportamento colocam em risco a própria vida e a dos outros.
1 | Discuta com os colegas a importância de respeitar as sinalizações.
Oriente os alunos para pensar nas consequências por não respeitar as sinalizações: o aumento na chance de acidentes, os problemas no trânsito etc.
2 | Identifique com os colegas os significados que eles associam às cores: vermelha, amarela, branca e preta, nas sinalizações em geral.
Depois de os alunos darem suas respostas, explique os significados mais comuns de cada cor, por exemplo, a vermelha e a amarela são muito usadas para alertar sobre o perigo.
O sistema visual humano distingue cores porque no globo ocular há um elemento, a retina, em que existem três tipos diferentes de células sensíveis às cores da luz, os cones. Algumas dessas células são mais sensíveis à luz vermelha, outras mais sensíveis à luz verde, e um terceiro tipo mais sensível à luz azul. A luz que chega aos nossos olhos sensibiliza esses três tipos de células de forma diversa, e a combinação do estímulo causado em cada um deles forma um padrão específico que permite ao nosso cérebro interpretar as cores.
Portanto, a percepção que temos das cores depende da interpretação que o cérebro dá ao estímulo luminoso que chega à retina. Então as cores não são propriedade absoluta da luz ou dos objetos, mas dependem também da percepção de cada pessoa.
Essa particularidade de nossa visão é aproveitada nos monitores de computadores, nas telas de televisão e de smartphones, nas quais todas as cores são formadas a partir do vermelho, do verde e do azul.
Essas telas são formadas por conjuntos de pontos distribuídos em toda a sua extensão. Cada conjunto é composto de três pontos, cada um com uma dessas três cores, cuja intensidade da luz emitida pode ser controlada. Combinando as diferentes intensidades, formam-se todas as outras cores que a tela pode emitir.
As sinalizações objetivam, entre outras coisas, alertar sobre os riscos de acidentes e orientar o deslocamento de pessoas e veículos.
Se em uma praia existem bandeiras sinalizando as condições do mar é porque ali foram detectadas possibilidades de acidente.
Os semáforos procuram disciplinar o fluxo automotivo e de pedestres, dando preferência a uns e a outros em tempos distintos, diminuindo o risco de acidentes.
A instalação de uma sinalização certamente foi pre-
cedida de um estudo sobre os riscos potenciais de acidentes no local. O respeito às sinalizações deve ser irrestrito; caso contrário, podem-se colocar a própria segurança e a do outro em perigo.
A apresentação de notícias com casos de acidentes causados por desrespeito às sinalizações pode auxiliar no debate.
Em textos, as cores, ou combinação delas, são usadas como signo, elemento básico da informação, ao qual se atribuíram significados e que devemos saber ler e interpretar. As cores amarela e vermelha são, tradicionalmente, usadas para despertar atenção ou alertar para eventos importantes.
Questione e debata com os alunos:
a) Qual o motivo de se escolherem essas cores?
b) Em que outras circunstâncias são usadas códigos de cores?
c) Qual a sua opinião sobre essa forma de comunicação? É abrangente? É simples? É universal?
d) Que outros elementos (verbais e não verbais) são usados para transmitir informações? (gestos, sons, símbolos, sinais elétricos, textos escritos, fala.)
A visão colorida
A cor é a resposta fisiológica à interação da luz com a retina. As células fundamentais da percepção visual são os cones e os bastonetes, localizadas na retina.
A fóvea retiniana é constituída por três espécies de fibrilas nervosas (cones) capazes de receber e transmitir três sensações diferentes. O primeiro grupo dessas fibrilas é sensível prioritariamente à ação das ondas luminosas longas e produz a sensação a que damos o nome de vermelho, produzindo secundariamente as sensações do verde e do violeta. O segundo grupo é sensível prioritariamente às ondas de comprimento médio que produzem as sensações de vermelho e violeta. Enfim, o terceiro grupo é sensível prioritariamente ao violeta (azul-violeta) e secundariamente ao vermelho e ao verde.
Quando os três grupos de fibrilas são estimulados ao mesmo tempo com uma energia aproximada, produzem a sensação do branco. PEDROSA, Israel. Da cor à cor inexistente 10 ed. São Paulo: Senac, 2009. p. 40-41.
1. a) Resposta pessoal. O arco-íris é um conjunto de cores. No espectro vísivel, podemos observar sete cores principais: vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul, azul-marinho e violeta. No entanto, nem todas as pessoas conseguem distinguir todas as cores, mesmo que tenham visão normal. Muitas pessoas, por exemplo, têm dificuldade em distinguir as tonalidades de azul no arco-íris, identificando apenas azul e violeta.
4. É possível observar objetos que não emitem luz porque eles refletem a luz proveniente de algum objeto que emite luz. Por exemplo: em um quarto escuro, não podemos ver os objetos, mas, se acendermos uma lâmpada, a luz emitida por ela é refletida nos objetos e chega até nossos olhos, o que nos permite vê-los.
5. Fenômenos ópticos. Primeira fotografia: reflexão no lago; a luz atinge a superfície que separa os dois meios e retorna ao meio no qual se propaga. Segunda fotografia: refração; ao atingir a superfície que separa os dois meios, a luz a atravessa, pode sofrer um desvio em sua trajetória e passa a se propagar no outro meio. Reprodução
1 | Retome a imagem do arco-íris na página 67 e responda às perguntas a seguir.
a. Quais são as cores que você consegue observar no arco-íris? Resposta no Manual do Professor.
b. Qual é a cor da parte mais externa do arco-íris? E da parte mais interna?
Parte mais externa: vermelha; parte mais interna: violeta.
2 | A figura mostra os três tipos de meios de propagação da luz. Quais são eles? Cite pelo menos três exemplos de cada um.
Na primeira imagem, o meio é transparente, pois se vê nitidamente a garrafa através dele. Na segunda é translúcido, pois se vê a garrafa, mas não com nitidez. Na terceira imagem, o meio é opaco, pois a luz não o atravessa, impedindo a visão da garrafa. Categorias de meios de propagação da luz: transparentes, opacos e translúcidos. Transparentes: água, vidro, ar.
Opacos: madeira, ferro, alumínio, concreto, tijolos. Translúcidos: papel-manteiga, vidro fosco, papel vegetal, papel de seda.
3 | Cite três evidências da propagação retilínea da luz nos meios homogêneos e transparentes.
4 | Por que é possível ver objetos que não emitem luz?
74
Evidências da propagação retilínea da luz nos meios homogêneos e transparentes: os eclipses; o fato de não podermos ver um objeto colocado atrás de outro que seja opaco; o feixe de luz que penetra por uma fenda ou por entre as nuvens.
Resposta no Manual do Professor.
5 | As fotografias mostram dois fenômenos ópticos que podem ocorrer com a luz quando ela atinge a superfície que separa dois meios homogêneos e transparentes. Explique cada um deles. Resposta no Manual do Professor.
6 | Qual é a diferença entre a reflexão da luz em um espelho e em uma parede branca?
Resposta no Manual do Professor. Resposta no Manual do Professor.
7 | Por que as telas destinadas à projeção de filmes não podem ser espelhadas, mas brancas?
8 | Quais fenômenos ópticos permitem que você enxergue as letras pretas impressas em uma página de papel branco?
Para ler esta página, ocorrem: a reflexão difusa da luz na parte branca das páginas do livro, a absorção da luz pela tinta preta nas letras, a trajetória retilínea da luz até nossos olhos e a refração ocorrida em diversas partes do olho, o que permite formar uma imagem sobre a retina.
9 | Explique por que os objetos têm cores diferentes. Resposta no Manual do Professor.
10 | Os primeiros televisores em cores traziam um símbolo com as cores vermelha, verde e azul. Por quê?
Porque desde os primeiros televisores até os atuais utilizam-se apenas essas três cores para compor todas as outras. Nossos olhos têm, na retina, três tipos de células sensíveis às cores da luz: uma mais
sensível à luz vermelha; outra, à luz verde; e outra, à luz azul. Com a combinação das respostas fornecidas por essas células ao estímulo da luz incidente, nosso cérebro interpreta as cores dos objetos. Os televisores coloridos foram construídos aproveitando essa característica da visão humana.
6. A luz refletida em um espelho guarda as mesmas direções relativas de propagação da luz incidente, enquanto a luz refletida pela parede branca é lançada em todas as direções. O tipo de reflexão depende da superfície: em um espelho, ocorre reflexão regular; e, em uma parede, reflexão difusa.
7. As telas destinadas à projeção de filmes não podem ser espelhadas para que ocorra a reflexão difusa, pois a imagem projetada na tela deve ser vista de qualquer lugar da sala. Assim, se uma parte da tela é iluminada por luz vermelha, essa parte refletirá difusamente a luz em todas as direções e de qualquer lugar da sala vê-se aquela região como vermelha.
Televisor antigo.
11 | Que cor parecerá ter um objeto:
a. branco, iluminado por luz azul? Azul.
b. verde, iluminado por luz azul? Preto.
c. vermelho, iluminado por luz vermelha? Vermelho.
d. preto, iluminado por luz verde? Preto.
As cores da luz dependem da frequência da onda, indo de aproximadamente 4,3 x 1014 Hz a 7,5 x 1014 Hz. No entanto, essas são apenas as frequências das ondas que sensibilizam o sistema visual humano, existindo ondas com frequências maiores e menores do que essas.
O conjunto de todas as ondas eletromagnéticas, que inclui as ondas de luz, é denominado espectro eletromagnético, e a classificação das ondas é feita de acordo com sua frequência de oscilação. Essa classificação
9. A cor que um corpo apresenta é determinada pela cor da luz que ele reflete difusamente e pelas propriedades do material que constitui o corpo. Assim, um objeto que tem cor azul, ao ser iluminado por luz branca, reflete predominantemente o componente azul da luz branca; um objeto vermelho reflete predominantemente a luz vermelha.
Nesse texto, as ondas eletromagnéticas são classificadas em função das suas frequências, mas essa classificação também é feita em função dos comprimentos de onda. Comente esse fato com os alunos e esclareça que, por isso, há pequena alteração nos limites das classes das ondas. No entanto, esses limites não são rígidos, servindo apenas como uma base de orientação, de modo que, nesse texto, optamos por não explicitar os limites das frequências dos diversos tipo de ondas eletromagnéticas, exceto as da radiação visível, pois esses são relativamente bem definidos, por serem determinados a partir de uma sensação fisiológica.
A descoberta das ondas eletromagnéticas explicita uma característica comum no desenvolvimento das Ciências da Natureza: primeiramente ocorre a previsão teórica de um fenômeno que só depois é observado experimentalmente. Embora nessa altura da história a luz já era concebida como uma onda, a teoria de Maxwell estendeu a possibilidade de existência de outros tipos de ondas eletromagnéticas, as que hoje são classificadas no espectro eletromagnético apresentado nesta página.
está, em parte, relacionada com a maneira que as radiações são geradas, e os limites de frequências entre elas não são rígidos, servindo apenas de indicação.
Foi o físico dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851) que mostrou pela primeira vez a relação entre os fenômenos elétricos e magnéticos, quando percebeu que a passagem de corrente elétrica por um condutor fazia a agulha de uma bússola se mover.
Posteriormente, o inglês Michael Faraday (1791-1867) descobriu que a variação de um campo magnético pode gerar corrente elétrica, mostrando em definitivo a complementaridade entre eletricidade e magnetismo.
Muitos outros estudiosos contribuíram para a evolução dos conhecimentos dessa área, mas foi o físico escocês James Clerk Maxwell (1831-1879) que desenvolveu uma teoria sobre os fenômenos elétricos e magnéticos, unindo-os definitivamente em um novo campo de estudo, que passou a ser denominado eletromagnetismo
Sua teoria também estabeleceu que perturbações eletromagnéticas deveriam se propagar em todas as direções do espaço, da mesma forma que uma perturbação na superfície de um
líquido em repouso se espalha por toda essa superfície. Essa propagação se apresentava com as características da onda então denominada eletromagnética.
Mais tarde, após a morte de Maxwell, o físico alemão Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) verificou e provou experimentalmente a existência desse tipo de onda. Para isso, utilizou um aparato feito especialmente para essa finalidade, chamado oscilador
As ondas de rádio são as ondas eletromagnéticas de menor frequência. Elas podem ser geradas por meio de circuitos eletrônicos que provocam a oscilação de elétrons nas antenas utilizadas para as transmissões por meio desse tipo de onda eletromagnética.
As ondas de rádio são divididas em faixas de frequência, e cada uma dessas faixas é utilizada para determinado fim. Uma faixa é destinada às emissoras de rádio que transmitem em FM (frequência modulada); outra, às emissoras de TV; outra, às comunicações aeronáuticas; e assim por diante.
Por volta da metade do século XX, foram captadas ondas de rádio emitidas por corpos celestes. Essa descoberta levou ao surgimento de um novo ramo das Ciências, dedicado ao estudo das ondas emitidas por esses corpos: a Radioastronomia. No caso dessas ondas, não são circuitos elétricos que fazem as cargas oscilarem, mas algumas características elétricas e magnéticas naturais desses corpos celestes.
Há quem considere que a menor frequência das ondas de rádio é da ordem de 3 kHz, mas não há um limite inferior para as ondas de rádio as ondas. No entanto, a nomenclatura de faixas de frequência adotada pela Agência Nacional de Telecomunicações (Anatel) tem início nessa frequência.
A regulamentação da distribuição das ondas de rádio é de grande importância, pois a interferência nas comunicações pode criar problemas e até causar acidentes, como, por exemplo, se houver interferência na comunicação entre a torre de controle de um aeroporto e uma aeronave que está em aproximação para o pouso nesse aeroporto.
Por esse motivo, todos que se utilizam de ondas eletromagnéticas nas faixas de radiofrequência devem obedecer às indicações para sua utilização.
Na literatura também se encontra as micro-ondas classificadas como ondas de rádio, uma vez que também são usadas em telecomunicações. Optamos por manter a classificação tradicional, que separa as ondas de rádio das micro-ondas.
As frequências das emissoras de rádio
É comum as emissoras de rádio fornecerem sua frequência de operação durante as transmissões, algo como “Rádio Ciências, transmitindo na frequência de 1 800 MHz...”. Essa frequência de operação da emissora é determinada por uma agência do governo que regulamenta e fiscaliza as transmissões de rádio no país. Além das rádios comerciais e comunitárias, todas as atividades de telecomunicações têm sua frequência regulamentada.
O uso das ondas de rádio obedece a uma complexa distribuição de faixas de frequências. No Brasil, essa função cabe à Agência Nacional de Telecomunicações (Anatel).
No link a seguir, encontram-se as tabelas de atribuição e tabelas de destinação e distribuição de faixas de frequências no Brasil – edição 2020: https://informacoes.anatel. gov.br/legislacao/resolucoes/2019/1351-resolucao-716. Acesso em: 20 jun. 2022.
1 | Consulte as tabelas e responda: para qual finalidade é atribuída cada uma das frequências a seguir?
Radionavegação aeronáutica.
a. 52 MHz: b. 74 MHz: c. 90 MHz: d. 195 kHz:
Radioamador. Radioastronomia. Radiodifusão sonora em FM.
Da mesma forma que as ondas de rádio, as micro-ondas também podem ser geradas por meio de circuitos eletrônicos e são utilizadas em telecomunicações, nesse caso em comunicações via satélite, na telefonia móvel e nos radares.
Elas também são usadas no forno de micro-ondas, no qual existe um dispositivo que a gera ondas de uma frequência específica e, dessa forma,
possibilita que as moléculas de água do alimento absorvam a energia transportada por essas ondas. Essa absorção de energia causa o aumento da temperatura do alimento.
O aquecimento por meio de micro-ondas também é usado em tratamentos fisioterápicos, para obter efeitos analgésico, anti-inflamatório e antiespasmódico.
Da mesma forma que uma caixa metálica bloqueia a comunicação dos telefones celulares, não permitindo a entrada das ondas eletromagnéticas, também impede as ondas eletromagnéticas de escaparem do seu interior. Isso é utilizado nos fornos de micro-ondas. Como as micro-ondas utilizadas nos fornos são absorvidas pela água e nosso organismo possui grande quantidade de água, a exposição à essa radiação pode provocar queimaduras. Por esse motivo, esses aparelhos são automaticamente desligados quando a porta é aberta.
Impedindo a comunicação entre telefones celulares
Os telefones celulares são aparelhos eletrônicos de comunicação via ondas eletromagnéticas próximas das frequências de rádio. Veja como impedir essa comunicação com material simples.
Material:
• 2 aparelhos celulares
• caixa de papel (por exemplo, embalagem de produto alimentício)
• caixa metálica (por exemplo, embalagem metálica de biscoito)
Procedimento
A. Coloque um dos aparelhos celulares na caixa de papel e, com o outro, faça uma ligação para esse aparelho.
B. Repita todo o procedimento A colocando o aparelho celular na caixa metálica.
Responda às questões.
1 | As ligações foram completadas nas duas situações? Não.
2 | Em qual situação ocorreu algo diferente? A ligação não se completou quando o celular estava no interior da caixa metálica.
3 | O que é possível descobrir a respeito das ondas eletromagnéticas de comunicação a partir desse experimento? É possível bloquear as ondas eletromagnéticas usando um recipiente metálico.
Esse infográfico mostra de modo bem simplificado a evolução dos processos de codificação das informações em uma onda eletromagnética, princípio fundamental para o desenvolvimento das telecomunicações.
Dados muito mais aprofundados pode ser obtidos no link http:// www.poli-integra.poli.usp.br/library/ pdfs/5384658fb5ac96a9aa01791 d9f6ff877.pdf (acesso em 29 ago. 2022).
Telecomunicações: do telégrafo aos smartphones Pode-se considerar que sinais de fumaça ou sons de tambores sejam telecomunicações; afinal, estão transmitindo uma informação à distância. Entretanto, em um contexto mais atual, considera-se telecomunicação a emissão e a subsequente recepção de sinais elétricos através de um meio de transmissão natural (atmosfera, água, terra) ou artificial (fio, cabo coaxial, guia de ondas, fibra óptica etc.).
1. Informação analógica e digital
Informação analógica é aquela que varia de forma contínua no tempo. Essa informação pode ser um som, a luminosidade de um objeto, a temperatura de um ambiente etc. Tudo o que vemos, ouvimos ou sentimos são grandezas analógicas.
Na informação digital, a variação apresenta apenas valores discretos no tempo e na intensidade. Se a informação varia, por exemplo, de 0 a 10, o sinal digital assume apenas os valores inteiros (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10), permanecendo constante durante certo intervalo de tempo.
2. Transmissão direta
Em telecomunicações, a transmissão direta ocorre quando o sinal original que se pretende transmitir é transformado em sinal elétrico e enviado diretamente pelo meio de transmissão. Pode-se dizer que a primeira transmissão eletrônica de um texto foi efetuada por volta de 1838, com o uso dos telégrafos, aparelhos elétricos que enviavam mensagens a longas distâncias por meio de um cabo condutor. As mensagens eram enviadas por meio de um código, criado por Samuel Morse (1791-1872), no qual cada letra ou número é representado por uma combinação de pontos e traços, correspondendo a sinais curtos e longos.
É interessante notar que esse pioneiro sistema de telecomunicações usava um código digital, uma vez que nele só há pontos e traços!
Por ser tecnicamente difícil transmitir os sinais diretamente a grandes distâncias, nas transmissões de rádio, televisão, telefonia e dados, os sons, as imagens ou os textos são transformados em sinais elétricos e, em seguida, codificados e inseridos em uma onda eletromagnética, denominada portadora, por meio de um processo chamado modulação. Essa onda leva o sinal codificado até os receptores, que o decodificam e o transformam novamente em sons, imagens e textos.
Há diversos processos de modulação, e um exemplo é a Modulação em Amplitude (AM), desenvolvida nos primeiros anos do século XX.
Portadora
Informação a ser transmitida Portadora modulada em AM
Modulação em amplitude. O sinal a ser transmitido é codificado na amplitude da onda que transporta o sinal, denominada onda portadora.
A representação de sinais analógicos na forma digital traz uma enorme capacidade de compactação de dados. Como um sinal digital não passa de uma sequência de números, estes podem ser compactados para reduzir drasticamente o tamanho da mensagem. Um processo de transformação de dados analógicos em digitais é a Modulação por Código de Pulso (em inglês, pulse code modulation – PCM).
Modulação PCM. Primeiro, é realizada uma amostragem dos valores do sinal em intervalos de tempo preestabelecidos. Depois, esses valores são aproximados e codificados para serem transmitidos.
atender
a uma fonte de
A evolução da tecnologia digital possibilitou o desenvolvimento de processos que colocam informações de diferentes fontes na mesma onda portadora, que são separadas pelos aparelhos receptores.
As ondas infravermelhas são produzidas pela agitação térmica dos átomos e das moléculas que constituem a matéria. É essa forma de radiação que chega até nós quando estamos em frente a uma lareira ou a um aquecedor elétrico, no processo de transmissão de calor por irradiação.
Todo objeto, incluindo os seres vivos, emite radiação infravermelha, a qual pode ser captada por filmes fotográficos especiais ou detectores eletrônicos, semelhantes aos das máquinas fotográficas digitais.
Fotografias obtidas por meio da radiação infravermelha emitida por mão humana (A) e pela estrutura do furacão Maria, em 2017 (B). As cores nas duas fotografias não correspondem à nossa experiência visual, por isso esse tipo de imagem é denominado falsa cor. As cores apresentadas estão relacionadas com a temperatura em cada área da superfície fotografada, sendo as regiões
A radiação infravermelha é utilizada nos binóculos de visão noturna, nos controles remotos dos televisores e dos aparelhos de som e nos satélites meteorológicos que captam a radiação infravermelha emitida pela Terra.
De todas as ondas eletromagnéticas, o sistema visual humano é sensível a apenas uma pequena porção delas, que é conhecida como radiação visível, ou simplesmente luz. Essas ondas são emitidas por corpos aquecidos, como a chama de uma vela ou o filamento de uma lâmpada incandescente, ou por gases, como nas lâmpadas de vapor de sódio e de mercúrio.
Da mesma forma que as radiações eletromagnéticas são classificadas no espectro eletromagnético de acordo com suas frequências, cada cor do espectro da luz visível corresponde a uma faixa de frequência.
Assim como não existem limites específicos que definam a transição entre os tipos de radiação eletromagnética, não existe esse limite entre uma cor e outra. Quando se observa um arco-íris, não é possível estabelecer onde termina uma cor e começa outra, mas podemos observar que a mesma cor pode apresentar diferentes tonalidades.
Infravermelho
É comum a utilização do termo luz infravermelha, mas optamos por não adotar essa forma de nomenclatura. Nesse texto, denominamos luz apenas a radiação visível e todas as formas de ondas eletromagnéticas como radiação. Assim, consideramos luz apenas a faixa de ondas eletromagnéticas eu sensibiliza o sistema visual humano.
Explicite essa opção de nomenclatura para os alunos, pois pode haver confusão com a utilização corriqueira do termo.
Radiação visível
A radiação visível, ou simplesmente luz, é a única classe de ondas eletromagnéticas que tem seus limites razoavelmente definidos, como informado na página 76. Isso se deve à sensibilidade do sistema visual humano, que estabelece esses limites, ou seja, há um parâmetro para a determinação dos limites.
Também é comum a utilização do termo luz ultravioleta, mas reforçamos nossa opção de denominar como radiação ultravioleta.
A partir da radiação ultravioleta, tem início as classes de ondas eletromagnéticas que são prejudiciais aos seres vivos. Oriente os alunos para os cuidados que devem ser tomados quando se trata desse tipo de radiação.
O próximo tipo de onda eletromagnética é a radiação ultravioleta, que é produzida pelo deslocamento dos elétrons na eletrosfera dos átomos.
O Sol é uma grande fonte de radiação ultravioleta, a qual é muito importante para a vida de todos os organismos do planeta. No caso dos seres humanos, a vitamina D, essencial para o metabolismo do cálcio e do fósforo, só é sintetizada no organismo quando a pele é exposta à radiação ultravioleta.
Entretanto, a radiação ultravioleta é um agente cancerígeno, uma vez que aumenta a possibilidade de desenvolvimento de câncer de pele em caso de exposição à radiação solar com frequência e sem proteção. Dessa forma, é necessário cuidado ao se expor à radiação solar, que deve ser moderada e sempre nos horários de menor intensidade, que são antes das 10 horas e após as 16 horas.
A radiação ultravioleta também é usada pelas indústrias alimentícias para retardar a deterioração de alimentos, pois essa radiação atua como germicida, destruindo parcial ou totalmente os microrganismos presentes nos produtos alimentícios.
Fórum
O índice ultravioleta (índice UV ou IUV) foi inspirado em um projeto semelhante ao que existe desde 1994 nos Estados Unidos e é utilizado como medida para prevenir o câncer de pele. Ele foi desenvolvido pela Organização Mundial da Saúde (OMS) em conjunto com a Organização Meteorológica Mundial (OMM) como parte de um esforço internacional para divulgar informações sobre os riscos da exposição ao Sol.
O excesso de exposição à radiação ultravioleta pode causar diversos efeitos nocivos à saúde, entre eles o câncer de pele, que tem apresentado aumento significativo na população.
O IUV é uma medida da intensidade da radiação ultravioleta incidente sobre a superfície da Terra. É uma escala de valores relacionada com o fluxo de radiação ultravioleta e seus efeitos sobre a pele humana.
Para o cálculo do IUV, é imprescindível levar em consideração diversos fatores, como concentração de ozônio, posição geográfica, altitude da localidade, horário do dia, estação do ano, condições atmosféricas e tipo de superfície.
Com base no IUV, estabelecem-se as precauções que devem ser tomadas com relação à exposição ao Sol, como mostra o quadro a seguir.
15
14 13 12 11 10 Muito alto
1
Moderado
Baixo Você pode ficar no sol o tempo que quiser.
1 | Discuta em grupo: É importante a divulgação do IUV nos locais onde há grande concentração de pessoas expostas ao Sol, como nas praias? Resposta no Manual do Professor.
Respostas:
1. Resposta pessoal. Como exposto no quadro, o IUV é um dado tão importante quanto a temperatura e a umidade relativa do ar. É questão de saúde pública se proteger desse tipo de radiação, principalmente nos dias e nos horários de pico. Algumas categorias profissionais que trabalham ao ar livre (carteiros, por exemplo) têm garantidos, por acordos sindicais, o recebimento de filtros/bloqueadores. É uma proteção como os Equipamentos de Proteção Individual (EPI – óculos, luvas etc.).
2. Resposta pessoal. Assim como as faixas de retenção nas vias públicas e as indicações das condições do mar nas praias, o IUV deve ser divulgado, e os indivíduos que não observarem as normas de segurança precisam ser alertados.
As radiações X e gama são muito energéticas e altamente penetrantes. Por esse motivo, a exposição a esses tipos de radiação é prejudicial à saúde, o que torna obrigatório a sinalização sua presença no ambiente.
O símbolo internacional para essa indicação é:
Os raios X são produzidos em equipamentos especiais nos quais um feixe de elétrons em velocidade elevada é lançado contra uma barreira metálica. No choque, a brusca desaceleração desses elétrons produz os raios X. Dado o alto poder de penetração dessa radiação, ela é utilizada para obter imagens do interior do corpo em diagnósticos médicos. Os raios X também são empregados na indústria e em pesquisas.
Símbolo internacional de advertência de radiação ionizante.
Todo local em que houver substâncias ou equipamentos que emitam radiações X e gama deve ter essa imagem estampada. Há normas específicas que orientam o uso desse símbolo em áreas cuja presença humana é controlada, tal como salas de exames de raios-X.
De acordo com a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) esse símbolo não deve ser temido, mas deve ser respeitado, uma vez que sua função é alertar as pessoas sobre a possível presença de radiações ionizantes acima dos níveis naturais.
Divulgue essa informação para os alunos, para que o conhecimento desse símbolo se espalhe entre a população.
Um novo símbolo de advertência de radiação ionizante foi lançado em 2007 pela Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA).
Glossário
Metástase: quando o câncer se espalha além do local onde começou para outras partes do corpo, é denominado metástase.
A radiação X é perigosa para os seres humanos, pois uma exposição prolongada a ela pode proporcionar o desenvolvimento de câncer. Contudo, em pequenas doses, os raios X são utilizados para tratamento de câncer.
Completando o espectro eletromagnético, as radiações gama são as de mais alta frequência, emitidas pelos núcleos atômicos em transformações radioativas. Como é muito energética, a radiação gama pode causar danos às células dos organismos vivos e provocar o surgimento de câncer. No entanto, assim como os raios X, essa mesma radiação, em doses controladas, é utilizada para o tratamento do próprio câncer, como a denominada radioterapia.
A cintilografia de corpo inteiro é um exame de imagem que utiliza radiação gama para localização de tumores, estudo da progressão da doença e metástases
Esse símbolo é utilizado apenas em fontes radiativas mais intensas, capazes de causar a morte ou ferimentos sérios. Ao contrário símbolo anterior, este deve ser colocado no interior dos equipamentos, servindo como aviso àqueles que manipulam essas fontes que não devem desmontá-las ou para não permanecerem próximo a elas por um tempo prolongado.
Novo símbolo de advertência de radiação ionizante lançado em 2007.
Esse novo símbolo serve como um aviso suplementar ao anterior, que não tem significado intuitivo e só reconhecido por pessoas treinadas em seu significado e é desconhecido por grande parte do público leigo.
Os raios gama também são usados na obtenção de imagens do interior do corpo. Um composto contendo elemento radioativo é administrado ao paciente e, após certo tempo, um aparelho detecta a radiação emitida por esse elemento radioativo no interior do corpo, processa os dados colhidos e constrói a imagem.
Avanços tecnológicos na medicina diagnóstica
Não há dúvidas de que o uso da radiação na medicina trouxe ganhos enormes à população. Hoje estão disponíveis exames diagnósticos obtidos por meio de radiações eletromagnéticas e ondas ultrassônicas, como radiografia, ressonância magnética, tomografia computadorizada e ultrassonografia.
Organizem-se em grupo e façam uma pesquisa para explicar em que consiste cada um dos seguintes tipos de exame e qual é sua finalidade. Orientações no Manual do Professor.
a. Radiografia (raios X).
b. Ressonância magnética.
c. Ultrassonografia.
d. Tomografia computadorizada.
Façam um relatório com as informações obtidas e entreguem-no ao professor. Lembrem-se de indicar quais fontes foram consultadas. Podem ser livros, revistas, páginas da internet ou mesmo um profissional da área de Saúde.
Ondas eletromagnéticas e o impacto na saúde humana
Uma condição ambiental, criada pela ação técnica do homem, na qual a sociedade moderna está inserida e é dela cada vez mais dependente, provoca intensa divergência entre os cientistas em relação ao impacto na saúde humana. Trata-se do campo eletromagnético que permeia quase todas as aglomerações humanas. Vive-se, hoje, em um ambiente dominado por ondas eletromagnéticas oriundas da telefonia celular, das redes sem fio, de aparelhos de diagnóstico e mesmo de aparelhos de micro-ondas, de modo que se torna premente a análise do impacto nas condições gerais de saúde das populações.
E é sabido que até mesmo produtos utilizados corriqueiramente, como pesticidas e agrotóxicos, impactam a saúde. A relação entre meio ambiente equilibrado e sadia qualidade de vida é, portanto, um vínculo amplamente reconhecido, debatido e, ainda que de maneira incipiente, protegido. O que tem sido pesquisado é se o ambiente, permeado por campos eletromagnéticos, pode ser prejudicial à saúde.
Auxilie os alunos a formarem os grupos e oriente-os quanto à extensão do tema a ser pesquisado. A pesquisa deve focar nos avanços tecnológicos, produção de aparelhos e desenvolvimento de técnicas que utilizam a radiação como base para os diagnósticos de doenças. As técnicas e aparelhos médicos têm avançado rapidamente, por isso, a atualização e treinamento dos profissionais da área é constante.
Amplie ou reduza o leque de questões a serem pesquisadas de acordo com o seu interesse e dos alunos. Você deve selecionar algumas fontes de consulta que podem ser utilizadas pelos alunos, como livros, revistas e páginas da internet que tratam do tema.
Uma forma de tratar dos temas da pesquisa é convidar um profissional da área de radiologia para conversar com a turma. Uma aula em que especialistas discutem um tema com a classe trazem grandes resultados em relação à aprendizagem.
Exemplos de páginas da internet que podem ser consultadas:
• https://www.ddi.unifesp.br/ ressonancia-magnetica-1
• https://www.ddi.unifesp.br/ ultrassonografia
• https://www.ddi.unifesp.br/ radiodiagnostico-radiografia
• https://www.ddi.unifesp.br/ tomografia-computadorizada
• https://www.medicina.ufmg.br/ quais-sao-os-exames-realizadospelo-tecnologo-em-radiologiaconheca-alguns-deles/ (acessos em 20 junho 2022)
Decifrando a Ciência –Ondas eletromagnéticas e o impacto na saúde humana
Utilize o texto para discutir a questão da mutabilidade do conhecimento científico e, principalmente, o cuidado que devemos ter com a saúde da população: na dúvida sobre se determinado fenômeno é prejudicial à saúde, deve-se ter muito cuidado e prevenção sobre o assunto. O texto pode também levar a uma questão muito polêmica: se for constatado que as radiações de baixa energia são prejudiciais à saúde, o que fazer com a sua utilização? Se forem interrompidas, todos os aparelhos celulares deixariam de funcionar. Isso é admissível no mundo de hoje?
É uma questão que ainda não conta com um consenso entre os pesquisadores. De um lado, se posicionam aqueles que afirmam que não há certeza científica que aponte na direção da existência de uma relação entre exposição a campos eletromagnéticos e surgimento de quadros mórbidos; de outro, estão aqueles que consideram os indícios atuais como satisfatórios para o prosseguimento dos estudos na área. Envolvidos estão milhões de pessoas que, muitas vezes, à sua revelia, estão expostos à radiação.
[...]
Nos dias atuais, na era dos telefones celulares, roteadores sem fio e dispositivos de GPS portáteis (fontes conhecidas de radiação), muitas preocupações a respeito de uma possível conexão entre campos eletromagnéticos e efeitos adversos à saúde ainda persistem, embora as pesquisas atuais continuem a apontar à mesma associação fraca. Além disso, os poucos estudos que têm sido realizados em adultos mostram nenhuma evidência de ligação entre exposição a campos eletromagnéticos e câncer em adultos, como leucemia, câncer no cérebro ou de mama.
Muitas vezes, o conhecimento científico não é definitivo, estando sempre em evolução e sujeito a alterações. Em determinados momentos, não se tem conhecimentos suficientes sobre algum fenômeno para chegar a alguma conclusão consistente, e os estudos devem prosseguir até que se tenha um conjunto de dados suficientes para alcançá-la.
Contudo, e o que é mais interessante é que o NIEHS(*) recomenda educação continuada sobre formas práticas de reduzir a exposição a campos eletromagnéticos, ou seja, embora não se tenha confirmado cientificamente a relação entre alteração na saúde e exposição a campos eletromagnéticos, há indicação de que os estudos, nessa área, devam prosseguir. Não há comprovação de um possível impacto na saúde, mas o instituto aconselha que a exposição a campos eletromagnéticos seja reduzida e a pessoas informadas de como poderiam fazê-lo.
NASCIMENTO, Simone Murta Cardoso do. Ondas eletromagnéticas e o impacto na saúde humana. Direito ambiental e sociedade, Caxias do Sul, v. 7, n. 2, p. 203-227, 2017. Disponível em: www.ucs.br/etc/revistas/index.php/direitoambiental/ article/download/4054/3097. Acesso em: 21 jun. 2022.
(*) National Institute of Environmental Health Sciences, instituto estadunidense cuja função é investigar como o ambiente afeta as pessoas, a fim de promover uma vida mais saudável.
Responda:
1. A autora cita as ondas utilizadas principalmente em comunicação por aparelhos celulares e de transmissão de dados, portanto predominantemente às micro-ondas. Mas ondas de rádio e infravermelho também são utilizadas nesses processos.
1 | A autora do texto utiliza repetidas vezes “campos eletromagnéticos” se referindo a ondas eletromagnéticas. Essa ondas são classificadas em vários tipos, desde as ondas de rádio, as de menores frequências, até os raios gama, os de maiores frequências. A quais tipos de onda eletromagnética especificamente a autora do texto se refere?
2 | Mesmo em dúvida se as radiações eletromagnéticas causam prejuízo à saúde humana, o NIEHS recomenda que se reduza a exposição às radiações eletromagnéticas de baixa energia. Você concorda com essa atitude? Por quê?
Resposta pessoal. Deve-se concordar com as recomendações, uma vez que não há certeza de que as radiações eletromagnéticas de baixa energia sejam prejudiciais ou não à saúde humana. Embora as pesquisas indiquem que não, a atitude mais indicada é a prevenção.
UNIDADE 1 — Matéria e energia 88
1 | Classifique de acordo com o espectro eletromagnético.
a. Raio laser verde. a) Visível; b) Micro-ondas; c) Ondas de rádio; d) Raios X e raios gama.
b. Onda utilizada pelos radares.
c. Onda utilizada nas transmissões de TV.
d. Onda utilizada na Medicina para obtenção de imagens do interior do corpo.
2 | Cite três aplicações da radiação infravermelha.
Binóculos de visão noturna, controle remoto de eletrodomésticos, rastreamento da superfície terrestre por satélites.
3 | A imagem abaixo mostra um equipamento de raios X utilizado na Medicina.
Elétrons são acelerados até altas velocidades e lançados contra uma barreira metálica. A enorme desaceleração causada por esse choque faz os elétrons perderem energia, que é emitida na forma de raios X.
Realize a atividade em pequenos grupos e acompanhe e auxilie na resolução das questões propostas neste item. No caso de observar dificuldade na resolução de alguma questão, retome o assunto e prepare um material especifico que ajude os alunos a superar as dificuldades de aprendizagem apresentadas.
Antes de realizar a atividade com os alunos, faça a montagem dos filtros de luz. Você deve escolher os tons das cores vermelho, verde e azul de papel celofane que deem o melhor resultado. Toda atividade prática a ser proposta para os alunos deve ser testada previamente pelo professor, pois, às vezes, é necessário fazer alguma adaptação no material a ser utilizado ou mesmo no procedimento.
Um dos modelos de equipamento de raios X.
Como são gerados os raios X nesse
4 | Qual é a importância da radiação ultravioleta para o ser humano? Cite um efeito nocivo dessa mesma radiação. A radiação ultravioleta é responsável pela sintetização da vitamina D no organismo, mas é também um agente cancerígeno.
As cores presentes nos monitores de computador, nas telas dos televisores ou dos aparelhos celulares são resultado da composição de poucas cores. Vejamos como isso acontece.
Material:
• 3 lanternas com luz branca
• 3 tubos de papelão de comprimento 12 cm e diâmetro 3 cm, aproximadamente
• papel celofane nas cores vermelha, verde e azul-escura
das ondas de rádio aos raios gama CAPÍTULO 3
Essa atividade procura mostrar que se pode obter todas as cores por meio da adição adequada das cores vermelha, verde e azul. Esse é o padrão utilizado para formar as cores nas telas dos televisores, computadores e celulares. É o chamado padrão RGB (das palavras em inglês red, green e blue).
Na montagem das fontes de luz, dobre o papel celofane quantas vezes forem necessárias para obter fonte com as cores bem definidas.
É preciso cuidado ao definir as cores primárias, pois vermelho, verde e azul se referem à adição de luz. Nas artes, as cores primárias são outras, porque se trabalha com a adição de pigmentos, que funcionam por meio da subtração (absorção) de luzes.
Veja um simulador semelhante a esse experimento em: https:// phet.colorado.edu/sims/html/colorvision/latest/color-vision_pt_BR.html. Acesso em 22 jun. 2022
• superfície branca fosca (pode ser uma parede, uma tela de projeção, uma folha de papel) • fita adesiva
Procedimento:
A. Usando a fita adesiva, fixe, em um dos lados de cada um dos tubos, um pedaço de papel celofane de cor diferente, de modo que cada um se torne um filtro de luz.
B. Coloque os tubos assim construídos na frente de cada lanterna. Você obterá, então, três fontes de luz, uma vermelha, uma verde e outra azul. Se a luz não estiver com as cores bem definidas, coloque mais papel celofane na frente do tubo.
C. Escureça o ambiente, acenda as lanternas e posicione-as a uma distância da superfície branca, de modo que as cores projetadas por cada uma delas fiquem isoladas das outras.
1 | Quais cores você vê projetadas na superfície? Vermelha, verde e azul.
D. Mude a posição das lanternas, de modo a sobrepor as luzes projetadas por elas da seguinte forma:
2 | O que ocorreu nas regiões em que as cores se sobrepuseram? Houve a formação de cores diferentes.
3 | Qual é a cor resultante na região em que há sobreposição das três cores? Branca.
4 | Como as cores são formadas nas telas dos celulares, nos monitores de computador e nos televisores? Por meio da combinação adequada das cores vermelha, verde e azul.
UNIDADE 1 — Matéria e energia 90
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
Não importa a espécie observada, os descendentes diretos de cruzamentos entre indivíduos da mesma espécie são muito semelhantes aos pais. Nas espécies que, durante o desenvolvimento, passam pelo estágio larval (sapos, a maioria dos insetos, muitos crustáceos etc.), a semelhança com os pais é perceptível quando os descendentes se tornam adultos.
Competências gerais: 1, 3, 6, 9
Competências específicas: 1, 5
Objetos do conhecimento:
• Hereditariedade
• Ideias evolucionistas
• Preservação da biodiversidade
Habilidades: EF09CI08, EF09CI09, EF09CI10, EF09CI11, EF09CI12, EF09CI13
Temas para o desenvolvimento desta unidade:
• As primeiras ideias sobre a transmissão das características aos descendentes.
• O nascimento da genética: os trabalhos de Mendel.
• Homozigoto e heterozigoto – primeira lei de Mendel.
• A segunda lei de Mendel: a segregação independente dos genes
• Determinação do sexo cromossômico na espécie humana.
• A divisão celular: mitose e meiose.
• Construção de diagramas de Punnet.
• Interação genética: tipo sanguíneo (sistema ABO).
• Heredograma: descobrindo o genótipo das pessoas de um heredograma.
• O modelo do DNA.
• Adaptações das espécies ao ambiente.
• A comprovação da extinção e modificações nas espécies: os fósseis.
• As teorias da evolução: Fixismo, Lamarckismo e Darwinismo.
• Como age a seleção natural e a seleção artificial
• A evolução biológica e a biodiversidade
• O papel da reprodução cruzada na evolução das espécies
• Tipos de Unidades de Conservação
• Reservas extrativistas e as populações tradicionais.
• Ameaças às Unidades de Conservação: queimadas, desmatamento e garimpo ilegal.
• Consumo consciente e a preservação ambiental.
• Coleta e destino dos resíduos sólidos produzidos nas cidades.
• Reciclagem, reaproveitamento e redução da produção de resíduos sólidos pela população.
• Contaminação dos mananciais por esgoto e resíduos sólidos.
É inegável a importância da Genética nos dias de hoje. Ela está presente na Medicina, na Biologia, na Paleontologia, entre outras áreas, e é abordada com frequência nos meios de comunicação. Muitos programas de divulgação científica, filmes, noticiários televisivos, artigos ou notícias escritas em jornais e revistas, utilizam conceitos e termos de Genética para divulgar ideias, informar sobre novos procedimentos médicos, justificar enredos de filmes de ficção ou resultados de uma investigação policial.
Diante da rede de conceitos e processos biológicos relacionados à Genética presentes no cotidiano das pessoas, é inegável a relevância desse tema para a formação dos estudantes do Ensino Fundamental. Eles terão oportunidade de aprofundar o tema no decorrer do Ensino Médio.
A análise das imagens estimula a curiosidade dos estudantes que, provavelmente, buscarão uma explicação para semelhanças e diferenças entre os genitores e seus descendentes.
As imagens de abertura dessa unidade trazem irmãos gêmeos e trigêmeos. Converse com os estudantes sobre o tema, questione se eles conhecem pessoas que são gêmeas.
A resposta da questão 4 será respondida durante o desenrolar do capítulo. Você pode explicar como ocorrem as gestações gemelares. Os parágrafos seguintes servem de roteiro para a explicação.
Explique que os gêmeos podem ser monozigóticos ou dizigóticos. Gêmeos monozigóticos, também chamados idênticos ou univitelinos, são originados de um mesmo zigoto – um óvulo fecundado por um espermatozoide. No processo das primeiras divisões celulares, o zigoto forma dois grupos separados de células que terminarão seus desenvolvimentos de maneira independente, dando origem a dois indivíduos que possuem o mesmo código genético. Por isso gêmeos monozigóticos são sempre do mesmo sexo e muito parecidos fisicamente.
Os gêmeos dizigóticos, também chamados fraternos ou bivitelinos, têm origem em zigotos diferentes – dois óvulos fecundados por dois espermatozoides – que se desenvolvem formando indivíduos gene-
Nos seres humanos, os irmãos de gestações diferentes podem ser muito parecidos entre si ou muito diferentes. Características como cor do cabelo, formato dos olhos, da boca, do nariz, da testa, entre outras, podem variar bastante.
Por que os filhos se parecem tanto com seus pais? Essa dúvida estimulou a curiosidade científica de muitas gerações.
Hoje existem testes que podem identificar se duas pessoas são irmãs e descobrir se uma criança é filha biológica de determinado pai ou mãe.
Observe as imagens a seguir, que mostram irmãos trigêmeos e gêmeos.
1 | Todos os gêmeos das imagens são do mesmo sexo?
Nem todos os gêmeos são do mesmo sexo.
2 | Todos os gêmeos e os trigêmeos das imagens são muito parecidos?
3 | Você conhece irmãos gêmeos ou trigêmeos? Eles são parecidos?
4 | Você sabe como ocorrem as gestações de gêmeos e de trigêmeos?
Não, alguns são mais parecidos que outros. Resposta pessoal. Resposta pessoal.
ticamente distintos. Por isso, gêmeos dizigóticos podem ser de sexos diferentes e ter aparências tão diferentes quanto irmãos de gestações distintas.
No caso de trigêmeos, pode ocorrer a divisão de um zigoto em três indivíduos, nesse caso, os três idênticos e do mesmo sexo. Assim como pode ocorrer uma combinação entre monozigoto e dizigoto, em que dois indivíduos têm origem no mesmo zigoto e outro tem origem em um zigoto diferente.
Objeto do conhecimento:
• Hereditariedade
As características biológicas transmitidas de uma geração para outra são chamadas de hereditárias.
Analise as imagens a seguir. Em uma imagem, vemos várias flores e, na outra, um abacaxizeiro.
Habilidades: EF09CI08, EF09CI09
Temas para o desenvolvimento deste Capítulo
• As primeiras ideias sobre a transmissão das características aos descendentes.
• O nascimento da genética: os trabalhos de Mendel.
• Análise dos resultados dos experimentos de Mendel.
• Homozigoto e heterozigoto –primeira lei de Mendel.
• Cruzamento de ervilhas: linhagens puras e linhagens diíbridas.
• A segunda lei de Mendel: a segregação independente dos genes
1 | Você acha que a planta da imagem ao lado é morfologicamente mais semelhante às plantas da imagem A ou à que está na imagem B? A bromélia deve ser mais próxima evolutivamente do abacaxizeiro.
2 | Que características dessas plantas levaram você a essa conclusão? O abacaxizeiro e a bromélia imperial são semelhantes. Podemos perceber que a forma e o modo de inserção das folhas no caule são parecidos.
A compreensão atual do fenômeno da hereditariedade é grande o suficiente para que haja esperanças de que, com base nos estudos dos genes, sejam desenvolvidos tratamentos para doenças e anomalias inatas ou que sejam desenvolvidas técnicas para a substituição de órgãos danificados em razão de acidentes. O ramo da Ciência que estuda a hereditariedade é chamado de Genética Como foram realizados os experimentos e obtidos os dados que embasaram a formulação da teoria da hereditariedade? Quem idealizou os experimentos, inaugurando a Genética, que viria a ser um novo campo da Biologia?
Registros históricos mostram que, desde a domesticação dos primeiros animais e o início do cultivo das plantas, havia escolha dos indivíduos
Inato: tudo o que o indivíduo apresenta desde o nascimento.
• Determinação do sexo cromossômico na espécie humana.
• A divisão celular: mitose e meiose.
• Construção de modelo da divisão cromossômica na meiose.
• Construção de diagramas de Punnet.
• Interação genética: tipo sanguíneo (sistema ABO).
• Heredograma: descobrindo o genótipo das pessoas de um heredograma.
• O modelo do DNA.
• Como o teste de DNA identifica pessoas.
A leitura das fotografias pode ser explorada de modo que sejam evidenciadas as semelhanças e as diferenças entre seres vivos variados, no caso, as plantas.
Os avanços do conhecimento permitiram aos cientistas superar os obstáculos que dificultavam o desenvolvimento de teorias explicativas sobre a origem das semelhanças e das diferenças entre os genitores e seus descendentes. Conhecer a história da Ciência permite ao aluno reconhecer que os conceitos científicos são provisórios e mudam de acordo com as pesquisas desenvolvidas pela comunidade científica. Isso não significa que devemos rejeitar e desconhecer as teorias científicas do passado; ao contrário, devemos debater as ideias para compreendê-las e considerá-las com base no conhecimento disponível no momento histórico em que as explicações foram propostas.
Os estudantes devem ter comparado aspectos morfológicos visíveis nas imagens (como tipo de floração, características das folhas, disposição das folhas no caule etc.). Com informações genéticas e até paleontológicas, os botânicos conseguem produzir um organograma evolutivo das plantas (cladograma).
No entanto, nem todas as plantas semelhantes morfologicamente têm parentesco evolutivo próximo e plantas morfologicamente diferentes, podem ser geneticamente muito próximas.
As concepções sobre hereditariedade que vigoraram nos séculos passados devem ser apresentadas aos alunos considerando-se as condições sociais, tecnológicas e teórico-científicas da época em questão. Desqualificar alguma concepção, por mais absurda que nos possa parecer hoje, não é adequado, uma vez que a Ciência está sempre em construção. Muitas das nossas crenças e teorias atuais poderão ser consideradas ultrapassadas no futuro.
As condições reais de cada época sempre influenciaram o conhecimento das Ciências. A interpretação de mundo, a metodologia científica e as teorias aceitas em determinado período histórico sempre foram a fonte e, ao mesmo tempo, a resistência para o avanço do conhecimento científico.
Para conhecer mais sobre a hereditariedade no passado e o desenvolvimento das ideias a respeito desse tema acesse os links:
• https://repositorio.ufsc. br/xmlui/bitstream/handle/123456789/175218/TCC%20
Joseane%20Marfesoni%20Caldas. pdf?sequence=1&isAllowed=y
• https://periodicos.ufmg.br/index. php/rbpec/article/view/4175/2740
(acessos 30 de maio 2022)
considerados melhores para a reprodução do rebanho e da safra de plantas em função das características que os criadores e agricultores consideravam interessantes. Esses procedimentos eram conduzidos com o objetivo de melhorar a produtividade pecuária e agrícola.
Os resultados obtidos com a seleção dos melhores indivíduos geravam melhores linhagens de animais e de plantas. As características dos descendentes – características hereditárias – dos cruzamentos realizados por pecuaristas e agricultores eram descritas em detalhes e comparadas com as de seus genitores. O somatório das diferenças e semelhanças entre os descendentes e os pais não permitia uma clara conclusão sobre o processo de transmissão das características hereditárias. Naquela época, analisavam-se todas as características de interesse dos descendentes e dos genitores, mas não se pensava em estudar apenas uma única característica por várias gerações.
O grande número de características descritas dificultava o levantamento de hipóteses sobre a transmissão das características dos pais para os filhos. Hoje sabemos que os genes são as unidades básicas da hereditariedade e são eles que determinam as características dos seres vivos. Os genes compõem o material genético dos seres vivos.
Os trabalhos do monge austríaco Gregor Mendel (1822-1884), realizados entre 1854 e 1864, foram muito importantes e propiciaram a formulação de uma teoria para explicar a transmissão das características hereditárias nos seres vivos, promovendo assim o desenvolvimento da Genética. O registro de cruzamentos de plantas com características bem distintas e o tratamento matemático feito com os dados obtidos foram cruciais para a formulação de uma explicação consistente sobre a hereditariedade.
Os trabalhos de Mendel foram publicados em 1865, no jornal de uma sociedade científica da pequena cidade de Brünn (atualmente, Brno), localizada na República Tcheca. Mendel, filho de fazendeiros, formou-se técnico agrícola e estudou Física, Matemática e História Natural na Universidade de Viena, onde obteve o título de professor. Seus conhecimentos sobre agricultura e matemática foram fundamentais para a elaboração de sua teoria.
Entre 1854 e 1864, ele realizou experimentos com plantas cultivadas, principalmente ervilhas (Pisum sativum ), nos jardins do mosteiro onde lecionava. Mendel era professor de Matemática e Ciências nesse mosteiro e teve a ajuda de seus alunos para o cultivo das plantas e a coleta dos dados experimentais.
Apesar de os experimentos de Mendel terem revolucionado a compreensão sobre hereditariedade, seus trabalhos não foram aceitos pelos cientistas logo que ficaram prontos. Apenas em 1900, 16 anos após sua morte, seus trabalhos foram redescobertos e gradativamente aceitos pela comunidade científica.
1 | Discuta em grupo e levante duas ou mais hipóteses para a seguinte questão: “Por que será que a teoria proposta por Gregor Mendel não foi aceita pela comunidade científica da época?” Resposta no Manual do Professor.
Mendel teve a oportunidade de fazer previsões e de testar as hipóteses que formulou a respeito da hereditariedade durante os dez anos de sua pesquisa. Seu trabalho envolvia uma população de ervilhas.
Dois importantes aspectos devem ser considerados: o principal deles é que as ervilhas têm variedades com características bem contrastantes e um ciclo de vida curto, isto é, são fáceis de cultivar. Por exemplo, existem plantas altas e plantas baixas; essas plantas, ao serem cruzadas, não produzem descendentes de tamanhos intermediários.
95 Hereditariedade e Genética CAPÍTULO 4
Use a questão desta seção para estimular a curiosidade dos estudantes e contextualizar o momento histórico vivido por Mendel na segunda metade do século XIX.
Levantar hipóteses, fazer suposições, propor explicações, planejar situações experimentais para testar hipóteses, analisar dados obtidos experimentalmente por diversos grupos de pesquisa, usar referenciais e técnicas desenvolvidos por outros grupos ou campo do conhecimento, são algumas das ações que propiciam o desenvolvimento da alfabetização científica.
O público para o qual Mendel apresentou a palestra esperava que o conteúdo fosse focado em Biologia, mas, talvez por causa da sua formação, a palestra concentrou-se em Matemática. Isso dificultou a compreensão e fez que o esperado debate não acontecesse, frustrando Mendel. Além disso, a teoria proposta era muito diferente das teorias de herança vigentes na época, e o seu método de trabalho, muito diferente dos de outros pesquisadores.
Resposta:
1. Os estudantes podem supor que a teoria foi publicada por uma sociedade científica de uma cidade pequena, longe dos grandes centros científicos da época, por isso o trabalho teve pequena repercussão. Uma segunda hipótese é a de que não havia um grupo de cientistas na época ou uma teoria para apoiar os argumentos de Mendel.
Outra possibilidade é a de que o trabalho de Mendel fugia do padrão de pesquisas biológicas realizadas na época.
O quadro deve ser explorado em sala de aula, de modo que cada característica contrastante e independente seja compreendida. Por exemplo, a cor da flor é uma característica independente da posição que a flor ocupa na planta. Perceba que a leitura do quadro, coluna por coluna, reforça a independência das características, fator que foi fundamental para as conclusões de Mendel.
É provável que os estudantes perguntem e tenham dúvidas quanto ao tema dessa aula. Para se preparar e responder às questões propostas, você pode ler o texto “As 1ª e a 2ª leis de Mendel e conceitos básicos de citogenética – tópico 1” disponível no link: https://midia.atp.usp.br/plc/ plc0030/impressos/plc0030_top01. pdf (acesso 02 junho 2022).
O texto foi escrito por Cintia Fridman e produzido pelo Centro de Ensino e Pesquisa Aplicada (CEPA) do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP para o projeto Licenciatura em Ciências (USP/Univesp).
As 10 primeiras páginas tratam de temas históricos e práticos do trabalho de Mendel.
Veja, no quadro a seguir, algumas das características que foram estudadas por Mendel.
Características contrastantes das ervilhas
A fecundação nas angiospermas (plantas com flores e frutos) pode ocorrer naturalmente por polinização cruzada ou por autopolinização, dependendo da espécie.
No caso da polinização cruzada, a transferência de pólen ocorre entre flores de duas plantas diferentes da mesma espécie. Já na autopolinização, o processo ocorre na mesma flor, ou seja, os pólens produzidos pelas anteras de uma flor são transferidos para o estigma dessa mesma flor, como se verifica nas ervilhas.
Após a polinização, acontece a fecundação, isto é, a união do gameta masculino, que está no pólen, com o gameta feminino, que está no ovário da flor.
Havia três condições importantes nas populações de ervilhas utilizadas nos experimentos de Mendel:
• as ervilhas reproduzem-se naturalmente por autofecundação;
• Mendel só utilizava variedades puras, assim chamadas porque os descendentes não apresentavam variações nas características observadas;
• apesar de as ervilhas reproduzirem-se naturalmente por autofecundação, é possível manusear suas flores, a fim de induzir, artificialmente, o processo de fecundação cruzada.
UNIDADE 2 — Vida
Os experimentos foram feitos em populações de plantas com características contrastantes, e cada um deles considerou apenas uma característica. Por exemplo, plantas de variedades puras que produziam sementes verdes e plantas de variedades puras que produziam sementes amarelas.
Outro procedimento adotado por Mendel era promover a polinização cruzada entre as duas variedades. Isso era feito da seguinte forma: cada flor das plantas de sementes amarelas era aberta e suas anteras eram cortadas; o pólen recolhido dessas anteras foi utilizado para fecundar as flores das plantas de sementes verdes. O inverso também era feito (o pólen das flores de plantas de sementes verdes foi usado para fecundar as flores de plantas de sementes amarelas).
As pesquisas sobre o desenvolvimento do conhecimento científico, realizadas a partir de análises de documentos históricos, ajudam a entender o passado e o modo como as teorias científicas são produzidas, debatidas e, muitas vezes, abandonadas. Os artigos publicados na revista da Associação Brasileira de Filosofia e História da Biologia (https://www.abfhib.org/revista//); acesso em 9 set. 2022 são uma ótima fonte de consulta quando se trata de discutir a história da Biologia. Sugerimos dois trechos disponíveis nos links a seguir:
• FERRARI, Nadir, JOHN SCHEID, Neusa M. Pangênese e teoria cromossômica da herança: a persistência de ideias? Filosofia e História da Biologia, v. 3, p. 305-316, 2008. Disponível em: http://www. abfhib.org/FHB/FHB-03/FHB-v03-16-Nadir-Ferrari-Maria-Scheid. pdf. Leia as páginas 311 a 314. (Acesso: 2 jun. 2022).
• POLIZELLO, Andreza. Modelos microscópicos de herança no século XIX: a teoria das estirpes de Francis Galton. Filosofia e História da Biologia, v. 3, p. 41-54, 2008. Disponível em: http://www.abfhib. org/FHB/FHB-03/FHB-v03-03-Andreza-Polizello.pdf. Leia as páginas 445 a 49. (Acesso: 2 jun. 2022).
O quadro que representa os resultados do cruzamento entre plantas que produziam sementes amarelas e plantas que produziam sementes verdes. A leitura do texto pode ser acompanhada com as informações presentes no quadro. Para isso, projete o quadro na parede ou reproduza-o no quadro de giz e peça para alguns estudantes lerem o texto em voz alta. Destaque as expressões usadas por Mendel como: geração P; geração F1; geração F2; autofecundação, etc.
As plantas de linhagens puras eram o ponto de partida do experimento. Por isso, Mendel chamou esse lote de plantas de geração parental ( geração P), isto é, geração dos pais.
O resultado mostrou que todas as sementes produzidas eram da mesma cor: amarelas. Mendel observou que isso também era válido para as outras características estudadas. Assim, concluiu que a descendência da geração parental sempre tinha as características de apenas uma das plantas genitoras.
Ele plantou as sementes produzidas pela geração P, as quais foram chamadas de primeira geração de filhos (geração F1), e deixou que ocorresse a autopolinização nas plantas que nasceram dessas sementes. As plantas produzidas pela geração F1 foram denominadas segunda geração de filhos ( geração F2). Analise a imagem a seguir.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
Representação dos resultados de alguns experimentos de Mendel.
Mendel observou que as vagens das plantas da geração F2 tinham sementes de cor amarela e sementes de cor verde. Ele anotou os resultados numéricos: havia 6 022 sementes amarelas e 2 001 sementes verdes.
UNIDADE 2 — Vida e Evolução 98
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
As conclusões de Mendel
Mendel notou que uma das duas características estudadas nunca aparecia na geração F1. No experimento que usamos como exemplo, a característica que desaparecia em F1 era a cor verde das sementes. Essa observação chamou a atenção de Mendel, porque a teoria predominante na época previa que houvesse uma mistura das características dos pais. De acordo com essa teoria, conhecida como herança por mistura, as sementes de F1 deveriam apresentar uma cor intermediária entre o amarelo e o verde.
À característica que prevalecia na geração F1, Mendel deu o nome de dominante, enquanto a característica que desaparecia, isto é, que ficava em recesso na geração F1, foi chamada de recessiva
Os conhecimentos de matemática de Mendel foram usados na análise dos resultados. Contando as sementes geradas pelas plantas do experimento completo descrito anteriormente, ele percebeu que a proporção entre as descendentes da geração F2 era de três dominantes para uma recessiva, ou seja, existiam três sementes amarelas para cada semente verde gerada.
As sementes das vagens de F2 foram contadas e registradas:
6 022 ≈ 3 (sementes amarelas)
2 001 1 (sementes verdes)
Podemos representar essa relação de outra forma: a proporção de plantas com sementes verdes em F2 (característica que ficou recessiva na geração F1) é de 1/4, ou seja, do total de sementes geradas (8 023), a quarta parte tem a característica recessiva (2 001).
2 001 ≈ 1
8 023 4
Continuando seus experimentos, Mendel observou que as 2 001 sementes verdes (agora, chamadas de geração P novamente) geravam plantas que só produziam sementes verdes (geração F1). As plantas descendentes de F1 (geração F2) também produziam apenas vagens com sementes verdes. Portanto, eram plantas que compunham uma população pura.
1 | Calcule a proporção exata entre as sementes da geração F2.
6 022 ÷ 2001 = 3,009, ou seja, aproximadamente, 3 = (3/4)
Já as 6 022 sementes amarelas, quando colocadas para germinar, geravam plantas que produziam tanto sementes verdes quanto sementes amarelas.
2 001 ÷ 8023 = 0,249, ou seja, aproximadamente, 0,25 = (1/4)
Como explicar os resultados numéricos obtidos?
Mendel percebeu que os resultados de F1 e de F2 poderiam ser explicados se cada característica fosse determinada por um par de fatores,
Trabalhe este Expansão de Repertório considerando 2 aspectos complementares: o esquema do experimento de Mendel descrito na página anterior e as operações matemáticas utilizadas para interpretar os resultados numéricos obtidos. Há muitos exemplos nas Ciências da Natureza em que a Matemática assumiu papel preponderante, como é o caso da relação entre os resultados experimentais sobre a transmissão das características hereditárias das ervilhas. A relação interdisciplinar ficará mais evidente aos estudantes se você incluir os números de descendentes das gerações F1 e F2 no esquema que mostra as características obtidas em cada geração. Você poderá ampliar a extensão da atividade para além do uso de frações, desenvolvendo o conceito de porcentagem.
Valorize a participação dos alunos na discussão dos dados, solicitando que um colega explique ao outro como ele relaciona os resultados numéricos com o esquema dos cruzamentos entre linhagens puras de ervilhas.
O texto das páginas anteriores serviu de base para a construção do quadro da página 98. Aqui, você pode usar do mesmo raciocínio. Peça para um estudante ler o texto “A explicação mendeliana” e vá construindo o quadro desta página no quadro de giz ou use um programa gratuito utilizado para a edição e exibição de apresentações gráficas. Reprodução
os quais seriam independentes, isto é, se separariam no momento da formação dos gametas. Mendel descreveu o que cientistas do século XX chamariam de alelos “dominantes” e “recessivos”.
Glossário
Segregar: separar, isolar.
Cada par de fatores é representado, nas populações puras, por um par de letras maiúsculas, se a característica fosse a dominante, e por um par de letras minúsculas, se a característica fosse a recessiva (por exemplo: VV e vv, respectivamente). Por convenção, as letras utilizadas são as primeiras do caráter recessivo estudado; nesse caso, a cor verde, por isso a letra V (maiúscula) ou v (minúscula). Fatores recessivos precisam ocorrer em duplicidade para manifestar a respectiva característica, por isso, para a semente ser verde, ela precisa apresentar os fatores vv
A capacidade de separação dos fatores durante a formação dos gametas foi enunciada como princípio da segregação do par de fatores (também conhecida como primeira lei de Mendel).
Acompanhe o esquema a seguir, que resume o modelo experimental descrito por Mendel.
Esquema dos cruzamentos considerando populações puras de ervilhas de sementes verdes e de sementes amarelas.
UNIDADE 2 — Vida e Evolução 100
As características observáveis ou a aparência geral que um indivíduo apresenta, influenciada pela sua constituição genética e pelo meio, são chamadas de fenótipo. No caso das ervilhas, alguns dos fenótipos são: tamanho das plantas, cor das flores, cor das sementes, posição das flores nas plantas, aparência das sementes, entre outros.
No século XIX, quem estudava a reprodução das espécies sabia que os gametas estavam envolvidos na geração dos seres vivos. O que existe nos gametas que promove o desenvolvimento do novo ser vivo? Onde está esse elemento “iniciador” da vida: no gameta feminino ou no gameta masculino? Como são formados os gametas? As respostas a essas questões, entre outras, ajudariam na formulação de uma teoria da hereditariedade.
Mesmo sem ter respostas definitivas, Mendel apresentou uma teoria capaz de prever os resultados de cruzamentos das linhagens de ervilhas.
Uma hipótese que ele formulou é a de que os “iniciadores” da vida estavam no gameta feminino (óvulo) e no gameta masculino (presente no pólen das flores).
O processo de formação dos gametas foi decifrado com a ajuda do microscópio no final do século XIX. Mesmo sem saber como os gametas eram formados, Mendel explicava os resultados das colheitas das ervilhas supondo a existência de pares de fatores nas plantas, os quais eram separados durante a formação dos óvulos e dos grãos de pólen.
Esquematicamente, podemos representar a hipótese de Mendel da seguinte forma:
O esquema representa a segregação independente dos fatores, hoje conhecidos como genes alelos, durante a formação dos gametas. O entendimento do processo de formação dos gametas é fundamental para a compreensão das leis de Mendel. Explore com os estudantes por que a independência da segregação dos fatores (genes alelos) é um princípio fundamental das leis de Mendel, uma vez que as proporções encontradas por Mendel só podem ser explicadas se considerarmos que os fatores se segregam de maneira independente.
gametas femininos possíveis
gametas masculinos possíveis
Esquema representando a segregação dos fatores mendelianos.
Note que a possibilidade de cada fator ir para cada célula reprodutiva é sempre a mesma.
Ao aplicar conhecimentos matemáticos para explicar os resultados dos cruzamentos controlados de ervilhas, Mendel supôs a existência de
Aproveite o tema “Mulheres na Ciência” para estimular o interesse das meninas da turma para as áreas das Ciências, Tecnologias, Engenharias, Matemáticas, entre outras. O Dia Internacional das Mulheres e Meninas na Ciência é comemorado anualmente em 11 de fevereiro. Essa data foi instituída em 2015 como uma iniciativa da Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO). A questão da igualdade de gêneros deve ser discutida também na sala de aula. Esta seção permite a exposição de ideias e a valorização das pessoas pelo que produzem para a sociedade e não pela sua condição de gênero. A busca pela igualdade de oportunidade em todas os campos (econômico, social, etc.) é uma condição perseguida por quem almeja uma sociedade plural baseada em princípios democráticos, inclusivos, solidários e com justiça.
Faça uma apresentação das cientistas citadas no texto e inclua outras personalidades que achar conveniente. Você pode discorrer sobre as áreas de atuação destas cientistas e, com isso, aguçar a curiosidade da turma em conhecer melhor alguns aspectos da história da Ciência no Brasil.
Para o debate sugerido na seção Fórum sobre as mulheres nas Ciências, acesse os links a seguir e conheça um pouco mais sobre a história da Ciência no Brasil.
A página do CNPq indicada a seguir apresenta a biografia de cientistas mulheres brasileiras. https://www. gov.br/cnpq/pt-br/acesso-a-informacao/acoes-e-programas/programas/ mulher-e-ciencia/pioneiras-da-ciencia-1 (acesso 03 junho 2022)
O link a seguir apresenta a história de vida e contribuição de várias cientistas brasileiras no século XX. http:// www.sbpcnet.org.br/site/publicacoes/outras-publicacoes/livro_pioneiras.pdf (acesso 03 junho 2022)
um processo de separação dos fatores no momento da formação dos gametas. Esse processo só foi descrito em detalhes mais de 15 anos após a publicação dos trabalhos de Mendel.
A separação dos fatores durante o processo de formação das células reprodutivas (gametas) foi chamada de princípio da segregação.
Em 1900, pesquisadores de países diferentes publicaram trabalhos que apresentavam conclusões muito semelhantes a respeito da hereditariedade. Ao buscar informações anteriores sobre o assunto, esses cientistas redescobriram os trabalhos de Mendel e verificaram que ele já havia proposto os fundamentos da teoria da hereditariedade.
A aceitação desses princípios pela comunidade científica, originou um novo campo de estudos, a Genética.
Hoje se sabe que os elementos que determinam as características hereditárias dos indivíduos estão aos pares nas células e se segregam para formar os gametas, de tal maneira que cada gameta recebe apenas um dos fatores, atualmente chamados de genes
Conheça cinco brasileiras que fizeram e fazem história no mundo científico
Apesar do ambiente marcado pela exclusão feminina ao longo de muitos séculos, muitas mulheres quebraram barreiras e destacaram-se na área das Ciências. Conheça a seguir a trajetória e as descobertas de cinco pesquisadoras brasileiras que revolucionaram o mundo científico.
Johanna Döbereiner: Nascida em 1924, graduou-se no curso de Agronomia na Universidade de Munique. Após o fim da Segunda Guerra Mundial, casou-se e veio com o marido ao Brasil, onde se naturalizou em 1956.
O trabalho de Johanna com as bactérias também levou o Brasil a melhorar, a um custo mais baixo e com menos poluição do meio ambiente, a produção de diversas leguminosas, o que lhe rendeu a indicação ao Prêmio Nobel de Química em 1997.
Nise da Silveira: Foi admitida na Faculdade de Medicina da Bahia com apenas 16 anos, em 1921. Ficou reconhecida internacionalmente por seu trabalho pioneiro de pesquisa sobre o tratamento da doença mental por meio da arte-terapia.
Ruth Sonntag Nussenzweig: Iniciou sua formação científica no Departamento de Parasitologia da Universidade de São Paulo (USP), onde entrou para o curso de Medicina em 1948. Conquistou notoriedade internacional com seus estudos no campo da Parasitologia e de Doenças Tropicais, sobretudo pelas suas descobertas relacionadas à prevenção da malária.
Ester Sabino: Com experiência nos estudos de DNA dos vírus da dengue, zika e chikungunya, coordenou o grupo brasileiro de pesquisadores do Instituto de Medicina Tropical (IMT) da USP, o qual realizou, no início de 2020, o sequenciamento genético do novo coronavírus em apenas 48 horas, considerado um tempo recorde pela comunidade científica.
Ana Paula Fernandes: Pesquisadora do Centro de Tecnologia em Vacinas e Diagnósticos da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Especializada em biologia molecular
Fórum – Conheça cinco brasileiras que fizeram e fazem história no mundo científico
de diagnósticos e vacinas, foi responsável pela criação de um diagnóstico sorológico para detecção da covid-19 totalmente nacional.
Leia a história em quadrinhos a seguir. Ela nos dá uma ideia da importância do reconhecimento do papel das mulheres cientistas.
1. Resposta pessoal e ampla. Pode-se discutir que o fato de o nome de mulheres aparecer com baixa frequência em determinadas épocas da história da Ciência de forma alguma deve ser atribuído à falta de afinidade das mulheres com essa área. A competência é fundamental para o desenvolvimento da Ciência, independentemente do gênero do cientista. Uma forma de estimular a igualdade de direitos e deveres é promover atitudes positivas, como a iniciativa de criar uma premiação específica que dê destaque às mulheres que realizam trabalhos científicos relevantes.
1 | A história da Ciência mostra que as mulheres cientistas começaram a ocupar posições de relevância no final do século XIX. Por que a quantidade de mulheres cientistas aumentou a partir desse século?
2 | Você vê na charge algum aspecto que apresenta uma ideia preconceituosa?
Olhares
DNA, e eu com isso?, de Francisco M. Salzano. São Paulo: Oficina de Textos, 2005.
Além de apresentar diversas histórias em quadrinhos e charges, o livro trata de herança genética e dos possíveis usos do DNA, além de refletir sobre a manipulação do DNA pelos cientistas.
Por meio de técnicas cada vez mais sofisticadas, já se sabe que a correta manipulação do DNA traz incontáveis melhorias ao nosso cotidiano, muitas das quais já desfrutamos.
2. Os estudantes poderão comentar que o texto dito pela personagem reforça um preconceito, supondo que as mulheres são intuitivas e que os homens não o são. Outro aspecto a ser destacado é que a charge pode passar a ideia de que as mulheres cientistas precisam ser mais dedicadas do que os cientistas homens para se destacar na comunidade científica. É interessante chamar a atenção também para o fato de que, apesar de a mulher estar em posição de destaque, é a única mulher entre vários homens representados.
Você pode selecionar trechos e temas presentes neste livro para promover discussões e debates com os estudantes. A realização de atividades em grupo como etapa para a preparação do debate permite aos estudantes o planejamento dos discursos argumentativos e a escolha de aspectos relevantes do tema a ser tratado. Esta estratégia contribui para o desenvolvimento de competências como: a interação social entre os estudantes, desenvolvimento da capacidade de argumentação e, o uso de diferentes saberes (científicos ou socioemocionais) e informações na construção novos conhecimentos.
Reforce os conceitos de homozigose e heterozigose ao apresentar o conteúdo para a classe. O domínio desses conceitos permite a comunicação científica entre as pessoas e a compreensão de textos que se utilizam desta linguagem.
Na próxima etapa da Educação Básica (EM) os estudantes vão avançar no conhecimento sobre a genética e terão maior facilidade se já dominarem alguns conceitos básicos, como os de heterozigose, homozigose, gene dominante, gene recessivo, geração parental, geração F1, entre outros.
As atividades dessa seção podem ser utilizadas como uma das avaliações do processo de aprendizagem do bimestre. Elas podem ser realizadas individualmente em sala de aula enquanto você faz o acompanhamento e esclarecimentos de dúvidas que possam surgir. Aproveite e faça os registros de acompanhamento da aprendizagem de cada um dos seus alunos.
Outra possibilidade é a realização da tarefa em duplas em sala de aula. O trabalho colaborativo permite o compartilhamento de conhecimentos e melhora a relação interpessoal da turma.
Respostas:
1.
a) As plantas das linhagens puras têm dois fatores (genes) iguais em suas células. Assim, produzem células reprodutivas de um único tipo (uma linhagem só produz gametas com o fator recessivo; a outra só produz gametas com o fator dominante). Dessa forma, a característica que aparecer em F1 será a dominante e aparecerá em todas as plantas. No experimento em questão, a característica dominante é planta alta.
b) Das 600 plantas originadas da autopolinização de F1 (descendentes de plantas heterozigotas), espera-se que aproximadamente 450 sejam de plantas altas e 150 sejam de plantas baixas (proporção de 3 para 1).
c) Segundo Mendel, cada característica é determinada por um par de fatores que se separam no momento da formação dos gametas. Na fecundação (união dos gametas das plantas), ¾ dos indivíduos formados apresentam, pelo menos, um fator dominante.
Quando uma característica está representada por dois genes dominantes, que é o caso da linhagem pura de ervilhas da geração parental dos experimentos de Mendel, dizemos que ela é homozigótica. Essa condição pode ocorrer quando os dois genes são dominantes ou quando os dois genes são recessivos. Na geração parental, Mendel usava plantas de linhagem pura, ou seja, uma planta homozigótica dominante era cruzada com uma planta homozigótica recessiva. Na geração F1, todas as plantas dos experimentos de Mendel tinham um gene dominante e outro recessivo (Vv, por exemplo). Essa condição é chamada de heterozigótica
Nos experimentos que estudamos, vimos os casos em que há o cruzamento entre duas plantas que são heterozigóticas para determinada característica (cruzamento da geração F1). Vimos também o cruzamento entre duas plantas homozigóticas, sendo uma recessiva e outra dominante, no cruzamento da geração P. Há outros tipos de combinações de cruzamentos possíveis, como entre um heterozigótico e um homozigótico dominante, entre dois homozigóticos dominantes etc.
1 | Suponha que você faça um experimento com ervilhas iguais às usadas por Mendel. A característica observada na geração P foi o tamanho da planta (alta ou baixa). Dos cruzamentos de plantas altas com plantas baixas (geração P), foram obtidas somente plantas altas (geração F1). Sabe-se que as linhagens da geração P são puras.
a. Qual é a característica dominante: planta alta ou planta baixa? Justifique sua resposta.
b. A autopolinização das plantas da geração F1 gerou 600 descendentes. Quantos descendentes com o fenótipo dominante são esperados? E quantos com o fenótipo recessivo?
c. Como esses resultados podem ser explicados, segundo Mendel?
2 | Que características das ervilhas favoreceram a experimentação de Mendel?
3 | Que explicação Gregor Mendel deu para o desaparecimento de uma das características contrastantes das ervilhas nos descendentes do cruzamento de plantas de linhagens puras?
4 | Que teoria Mendel formulou para explicar a transmissão das características hereditárias nos seres vivos?
5 | Em que aspectos a formação e a experiência de vida de Mendel colaboraram para a realização dos seus experimentos e para a interpretação dos dados coletados no campo?
6 | Leia o texto a seguir e responda às questões.
Na introdução do trabalho que descreve o famoso experimento sobre ervilhas, Mendel afirma que os experimentos foram sugestionados pelos resultados que ele encontrou nos cruzamentos artificiais feitos com plantas ornamentais, que tinham por objetivo a produção de variedades de plantas com novas cores.
2. As linhagens de ervilha eram puras, o que garantia a uniformidade das características (fenótipos) estudadas. Outra característica importante era o fato de as flores das ervilhas realizarem a autopolinização. Soma-se a isso a facilidade de manipulação das flores de ervilha, para induzir o processo de fecundação cruzada artificial.
3. Mendel dizia que a característica que não se expressava nos descendentes do cruzamento entre linhagens puras (considerando características contrastantes) entrava em recesso nessa geração. Por esse motivo, a característica era chamada de recessiva.
4. A primeira lei de Mendel ou o princípio da segregação do par de fatores.
5. Sua experiência como técnico agrícola e os estudos de História Natural ajudaram-no no reconhecimento das características das ervilhas a serem analisadas e no planejamento dos experimentos. Sua formação em Matemática e sua atuação como professor dessa disciplina no mosteiro estimularam-no a realizar a contagem dos descendentes com cada característica observada e a buscar uma relação matemática entre eles.
a. No texto, há referência a um processo de controle da reprodução de plantas. Qual é esse processo?
b. Qual é a vantagem para o ser humano o controle do processo reprodutivo de plantas e animais de seu interesse?
Além do princípio da segregação dos fatores, Mendel enunciou outra lei, que explicava os resultados do cruzamento de ervilhas, em que eram analisadas duas características ao mesmo tempo. Por exemplo, o cruzamento de linhagens puras de ervilhas que produzem sementes verdes e rugosas com plantas de linhagens puras que produzem sementes amarelas e lisas
Antes de continuarmos o estudo sobre os experimentos de Mendel, reveja o significado dos seguintes termos: fenótipo, gene dominante, gene recessivo, homozigoto e heterozigoto.
As várias formas de genes que se referem à mesma característica são chamadas de alelos. De modo simplificado, uma característica pode ser determinada por um alelo recessivo e um alelo dominante, ou por dois alelos dominantes, ou ainda por dois alelos recessivos. Chamamos de genótipo a representação de um par de genes que determina uma característica genética ou o conjunto de genes que forma um ser vivo.
Os resultados que Mendel obteve ao considerar duas características ao mesmo tempo confirmaram sua primeira lei.
1 | Plantas que têm fatores recessivos para uma característica podem ter fatores dominantes para outra?
Os resultados obtidos por Mendel do cruzamento entre populações puras de ervilhas que se diferenciam em duas características ao mesmo tempo, como cor e textura das sementes, estão descritos a seguir. Ele cruzou ervilhas que produzem sementes verdes (vv) e textura rugosa (rr) com ervilhas que produzem sementes amarelas (VV) e textura lisa (RR). Os resultados foram os seguintes:
• na geração F1, todas as sementes produzidas eram amarelas e lisas;
• na geração F2, obtida por autopolinização das plantas F1, as sementes produzidas eram de quatro tipos.
O quadro na página a seguir representa esses cruzamentos.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
a) O controle de cruzamentos de plantas e animais realizado por agropecuaristas (cruzamentos artificiais).
b) Os cruzamentos artificiais controlados são realizados com a intenção de produzir variedades de plantas (ou animais) com características específicas. Por exemplo: a geração de novas variedades de plantas ornamentais; novas variedades mais produtivas de plantas e animais; variedades de plantas resistentes a pragas etc.
Ervilhas com as características estudadas por Mendel.
A. Semente de ervilha verde e rugosa. B. Semente de ervilha amarela e lisa.
Alguns conceitos já foram apresentados. Porém achamos conveniente incluir os principais em um mesmo bloco, pois serão necessários para a compreensão dos resultados experimentais obtidos por Mendel. Os principais conceitos a serem revisados são: genótipo; fenótipo; gene dominante; gene recessivo; heterozigoto e homozigoto
Sim, pois muitos fatores (genes) são independentes entre si, ou seja, uma planta pode ter características determinadas por genes dominantes e características determinadas por genes recessivos.
O que vai garantir a aprendizagem desses conceitos é o uso dos termos em situações práticas (nas atividades, nos textos ou nas discussões em classe). Por isso, peça aos estudantes que consultem as definições desses termos sempre que necessário.
Qual é a proporção de cada fenótipo da geração F2?
Explore na leitura da tabela as semelhanças e diferenças entre as leis de Mendel (primeira e segunda leis). Repare que o estudo dos cruzamentos e das gerações P e F1 é semelhante nas duas leis de Mendel; a diferença é que, na segunda lei, duas características são estudadas ao mesmo tempo. Assim, as tabelas e os diagramas usados para estudar a segunda lei são adaptados para a inclusão de duas características ao mesmo tempo.
P
Relação entre geração e fenótipo
Geração Cruzamento Descendentes
(polinização cruzada)
F1
(autopolinização)
sementes amarelas e lisas ×
sementes verdes e rugosas
sementes amarelas e lisas ×
sementes amarelas e lisas
Todas as sementes da geração F1
são amarelas e lisas.
Sementes (geração F2) de 4 tipos:
- amarelas e lisas;
- amarelas e rugosas;
- verdes e lisas;
- verdes e rugosas.
Mendel não representou os cruzamentos em forma de quadros. O autor da ideia foi o geneticista inglês Reginald Punnett (1875-1967), no começo do século XX. Por isso, o esquema que ele elaborou é conhecido como quadro de Punnett ou diagrama de Punnett.
O diagrama de Punnett, a seguir, representa o cruzamento que ocorre na autopolinização de F1. Por meio desse diagrama, é possível fazer a previsão dos fenótipos e dos genótipos que podem aparecer em F2, com suas respectivas proporções.
UNIDADE 2 — Vida e Evolução 106
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
O diagrama de Punnett é uma ferramenta útil para descobrir os genótipos que podem ser formados com base no conhecimento sobre os gametas. Repare que, na primeira coluna e na primeira linha do quadro anterior, são colocados os gametas possíveis da geração F1. Nas demais caselas do quadro, é feita a combinação entre os gametas correspondentes.
Ao se analisar o diagrama de Punnett, percebe-se que todas as sementes amarelas têm, pelo menos, um gene V, e todas as sementes lisas têm, pelo menos, um gene R.
As sementes de cor verde sempre têm o par de genes recessivos (vv) e, da mesma forma, as sementes rugosas sempre têm o par de genes recessivos (rr).
Contando os fenótipos do quadro, percebemos as proporções esperadas para cada caso. Note que:
• nove dos 16 (9/16) genótipos possíveis determinam o fenótipo sementes amarelas e lisas;
• três dos 16 (3/16) genótipos possíveis determinam o fenótipo sementes amarelas e rugosas;
• três dos 16 (3/16) genótipos possíveis determinam o fenótipo sementes verdes e lisas;
• um dos 16 (1/16) genótipos possíveis determina o fenótipo sementes verdes e rugosas.
Portanto, a proporção encontrada por Mendel para um cruzamento de F1 do tipo descrito é: 9:3:3:1 (essa proporção é lida assim: nove para três, para três, para um).
Ao realizar vários testes combinando outras características das ervilhas, Mendel encontrou, em F2, as mesmas proporções encontradas no cruzamento que envolve a cor e a forma da semente. Esses resultados foram explicados da seguinte forma: a proporção fenotípica 9:3:3:1 corresponde a duas proporções 3:1 combinadas. Lembre-se de que a proporção de fenótipos 3:1 (¾ de fenótipos dominantes para ¼ de fenótipos recessivos) acontece quando analisamos resultados de cruzamentos de apenas uma característica contrastante. No caso de duas características contrastantes, como a cor e a textura das sementes, os resultados seriam:
¾ × ¾ = 9/16;
¾ × ¼ = 3/16;
¼ × ¾ = 3/16;
¼ × ¼ = 1/16.
Mendel concluiu, então, que os resultados eram coerentes com uma situação em que os dois pares de fatores separavam-se independentemente, ou seja, os dois fatores de uma planta se separariam durante o processo de formação dos gametas.
Essa teoria é conhecida como segunda lei de Mendel e é válida somente em certas condições.
Glossário
Casela: diz-se de cada um dos quadrados de uma tabela ou de um jogo, por exemplo, o jogo de amarelinha.
Ao estudar duas características fenotípicas simultaneamente, Mendel pôde concluir que havia segregação, independentemente dos fatores responsáveis por elas. Explore com os alunos o raciocínio lógico que o levou a essa conclusão.
Coloque a seguinte questão para ampliar o debate: Como, a partir do estudo simultâneo do fenótipo de duas características, pode-se inferir sobre a independência da segregação dos fatores (genes)?
Discuta que, como a proporção de fenótipos encontrados para cada característica é a mesma (independentemente de ser uma ou serem duas características estudadas ao mesmo tempo), Mendel pôde concluir que a herança de cada característica se dá de forma independente e que, portanto, os fatores para cada característica devem se segregar de maneira independente.
Onde estão os genes?
Muitos cientistas desenvolveram trabalhos relevantes para a compreensão e a identificação dos “elementos” responsáveis pela determinação das características hereditárias. Com a redescoberta dos trabalhos de Mendel, dois cientistas chegaram, independentemente, a conclusões semelhantes. Theodor Boveri, citologista e embriologista, trabalhava na Alemanha pesquisando a reprodução do ouriço-do-mar, enquanto Walter Sutton, norte-americano, trabalhava com células reprodutivas de gafanhoto.
Para mais informações, leia o artigo “110 anos após a hipótese de Sutton-Boveri: a teoria cromossômica da herança é compreendida pelos estudantes brasileiros?” publicado na revista Ciência & Educação –vol. 21 (4), Oct-Dec-2015, disponível em pdf no link: https://www.scielo. br/j/ciedu/a/Tkndcjnt7sS9XqXp7G6mSxf/?format=pdf&lang=pt (Acesso: 6 jun. 2022).
Releia o item anterior e compare-o com o que você já aprendeu sobre a primeira lei de Mendel.
As duas leis são baseadas nos mesmos princípios, mas a diferença é que a segunda analisa as proporções de duas características hereditárias ao mesmo tempo.
1 | Qual é diferença entre a primeira e a segunda lei de Mendel?
A busca pela identificação da estrutura celular em que estariam os genes motivou muitas observações de células reprodutivas ao microscópio. No final do século XIX e início do século XX, os cientistas procuravam explicar como os genes separavam-se durante a formação dos gametas. Ninguém duvidava da relação entre as células reprodutivas e a geração dos descendentes. Observações criteriosas apontavam para os núcleos dos gametas masculino e feminino como responsáveis pelo transporte dos genes, pois ambos tinham tamanho e volume aproximadamente iguais; porém, o citoplasma dessas células apresentava volumes muito diferentes.
Uma hipótese formulada naquela época foi: “No núcleo das células de um ser vivo, os fatores estão aos pares e independentes uns dos outros, e deve existir algum mecanismo de controle que os separa no momento da formação das células reprodutivas”.
Os resultados dos experimentos de Mendel reforçavam essa hipótese.
A teoria mendeliana não exige a existência de uma entidade física responsável pela característica hereditária, nem o conhecimento de como ocorre o controle do fenótipo, mas ela era suficiente para a previsão dos fenótipos resultantes dos cruzamentos entre as variedades de ervilha cultivadas no mosteiro de Brno.
A relação entre a Citologia (estudo da célula) e a Genética (hereditariedade) foi concretizada com a descoberta de uma estrutura celular chamada cromossomo
Cromossomo é uma palavra de origem grega que significa “corpo colorido” (khroma = cor + soma = corpo).
Os genes são as unidades básicas que contêm as informações genéticas do organismo. Os cromossomos são formados por uma sequência de genes.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
A segunda lei de Mendel é válida somente quando os genes estão em cromossomos diferentes. Quando estão no mesmo cromossomo, não ocorre a segregação independente dos genes durante a formação dos gametas e, portanto, os diferentes gametas não são formados nas proporções mendelianas.
fóRuM
Você gostaria de ter uma escultura do seu rosto em uma exposição de arte?
Artista norte-americana cria arte a partir de DNA
O DNA pode ser também matéria-prima para fazer arte. Pelo menos foi isso o que pensou a artista Heather Dewey-Hagborg. O projeto chama a atenção não apenas por articular Ciência e Arte utilizando o que há de mais moderno na tecnologia da informação para decodificar o DNA de desconhecidos, mas especialmente por levantar questões sobre ética e privacidade.
Heather coletou fios de cabelo de ruas e salas de espera da cidade de Nova York. Depois, extraiu o DNA deles e analisou-os para obter informações, por exemplo, sobre o sexo, a etnia e a cor dos olhos dessas pessoas. Então, utilizou esses dados para alimentar um programa de computador que traduziu essas informações em modelos de rostos em 3D. É importante ressaltar que o resultado final não é uma cópia exata da pessoa “doadora” do DNA, e sim um modelo de semelhança familiar, isto é, uma aproximação fenotípica baseada nas informações genéticas.
Artista questiona privacidade em projeto que articula Ciência e Arte utilizando tecnologia de codificação de DNA de pessoas desconhecidas. Exibição Stranger Visions, em Seattle (Estados Unidos), 2018.
Ao mesmo tempo que tem um compromisso estético e artístico, a técnica chama a atenção para a tecnologia da fenotipagem de DNA forense, para o potencial que ela tem para desenvolver uma cultura de vigilância biológica e para a ética. Afinal, não é possível eliminar nossa pegada genética, pois deixamos nosso DNA por toda parte, em fios de cabelos, copos descartáveis etc.
BUENO, Chris. Visões estranhas: artista norte-americana cria arte a partir de DNA. Ciência e Cultura, Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC), São Paulo, v. 71, n. 4, 2019. Disponível em: http://cienciaecultura.bvs.br/ scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0009-67252019000400018. Acesso em: 29 jul. 2022. Após a leitura do texto, reúna-se em grupo. Discuta com os colegas questões que relacionam Arte e Ciência. Ambas são, muitas vezes, estimuladas pela criatividade, curiosidade e desejo de inovação.
1 | De que forma Arte e Ciência interagem no dia a dia?
2 | O que esses campos da cultura humana têm em comum? E de diferente?
Respostas pessoais. Elas dependem do encaminhamento do debate, dos textos e das informações que forem oferecidos aos estudantes antes da discussão. Você pode subsidiar o debate com trechos dos textos “Aproximações entre Arte e Ciência” e “Para que um diálogo entre Ciência e Arte?”, que estão no link sugerido nas Orientações do Manual do Professor.
Faça a pergunta para a turma e conduza uma discussão sobre ela. “Você gostaria de ter uma escultura do seu rosto em uma exposição de arte? Além da resposta direta “sim” ou “não”, proponha aos estudantes que reflitam sobre a privacidade e o uso de imagens de pessoas, públicas ou não, em eventos como uma galeria de arte. Outras questões que podem ser debatidas são: A pessoa retratada em uma obra de arte precisa dar autorização para o uso da sua imagem? Quais são as diferenças e as similaridades entre Ciência e Arte? É possível haver uma interação entre Arte e Ciência? Quais são os benefícios dessa interação?
O tema não vai se esgotar neste breve debate, mas vai estimular a curiosidade dos estudantes para o texto desta seção. Leia o texto a seguir e peça aos estudantes que pesquisem o significado das palavras desconhecidas citadas.
Aproximações entre Arte e Ciências Inicialmente, vamos entender a crítica feita por Read (Herbert Edward Read) à diferenciação entre ciência e arte. Ela se apoia na dicotomia ‘representação-explicação’ para caracterizar os objetos da arte e da ciência. E isso parece fazer sentido, quando percebemos que numa peça de teatro atores representam personagens e que os pintores representam situações em seus quadros. Nas ciências, por sua vez, os astrônomos explicam por que as órbitas dos planetas são fechadas e seus períodos diferentes. Os biólogos explicam as doenças congênitas em termos de herança genética. E os meteorologistas ‘tentam’ explicar por que ontem choveu depois de um mês de seca. Representar e explicar são aspectos bem marcantes das artes e das ciências. No entanto, essas diferenças não nos autorizam a colocar arte e ciência em domínios opostos do fazer humano, como poderia sugerir essa explanação preliminar, pois a ciência também representa e a arte, a sua maneira, pode explicar. Pensemos sobre o princípio da vida, ou ainda sobre a evolução do nosso sistema solar. Por melhor que fossem nossos sentidos, mesmo auxiliados por equipamentos poderosos como telescópios e outros, seria impossível para nós representar essas duas situações sem o conhecimento produzido pelas ciências. O mesmo vale para a ideia que fazemos do mundo das partículas elementares, onde as características dos objetos de nosso mundo cotidiano são completamente inadequadas a representar as situações que lá existem. Assim, parte da atividade científica, ou pelo menos uma decorrência dela, relaciona-se à representação de situações por meio de conceitos por ela produzidos.
Todavia, a explicação, como anteriormente exposta, não se aplica às artes. Mas, mesmo assim não se constituí em oposição às ciências, uma vez que as artes podem gerar entendimento, que é uma das consequências mais importantes das explicações. O entendimento obtido por meio das artes é diferente daquele obtido por meio de Ciências, na medida em que não há a mediação, ao menos direta, da razão. Produz-se uma conexão entre as emoções no indivíduo e as obras de arte que prescinde do crivo da razão. [...]
Texto de: Maurício Pietrocola Capítulo 7 “Curiosidadeeimaginação–os caminhosdoconhecimentonasciências,nas artes e no ensino”. Presente no livro: Ensino deCiências:unindoapesquisaeaprática, ed. Pioneira Thomson Learning, São Paulo, 2ª reimpressão, 2009 (pag 121 e 122).
É possível que os estudantes não tenham opiniões sobre a relação entre Ciências e Arte. Estimule-os, sugerindo algumas relações mais evidentes como: a videoarte e o desenvolvimento tecnológico das mídias digitais. Hoje as artes visuais experimentam possibilidades inimagináveis
antes do desenvolvimento da tecnologia dos equipamentos que processam imagens e sons; em relação a um passado mais distante, você pode lembrar aos estudantes que muitos pintores renascentistas colaboraram com o conhecimento científico quando desenharam o corpo humano para ilustrar os livros dos pesquisadores.
Para conhecer mais sobre a relação entre Ciências e Arte, veja o texto publicado pela Fiocruz, na edição de História, Ciências, Saúde – Manguinhos, v.13, supl. 0, Rio de Janeiro, out. 2006. Disponível em: http://www. scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-59702006000500001 (acesso em 6 jun. 2022).
Lembre os estudantes que Ciências e Arte são parte da cultura humana e possuem linguagens próprias. Elas lançam olhares objetivos e subjetivos sobre os objetos e fenômenos que nos cercam.
Quando as regras mendelianas não valem
Discuta a imagem que ilustra genes presentes em um mesmo cromossomo e em cromossomos diferentes. É importante que os estudantes relacionem esse fato com a independência ou dependência da segregação dos fatores (genes).
As leis de Mendel são válidas quando há independência na segregação dos fatores (genes), a qual só é possível quando os genes estão localizados em cromossomos diferentes.
A variedade de gametas formados depende da quantidade de genes em heterozigose presente no indivíduo. Para que a regra da segregação independente dos fatores proposta por Mendel seja válida, é fundamental que os genes estejam em cromossomos diferentes. Analise o esquema abaixo. Veja o que acontece quando dois genes estão em cromossomos diferentes e quando estão no mesmo cromossomo.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho
Esquema
À esquerda, temos dois genes em heterozigose (Aa e Bb) localizados em cromossomos diferentes; já na situação representada à direita, esses dois genes estão localizados no mesmo cromossomo. Repare que o número de gametas diferentes formados no primeiro caso é quatro e, no segundo, são formados apenas dois tipos de gameta. Com o reconhecimento da comunidade científica de que os genes estão em uma estrutura física do interior das células, muitas questões foram formuladas. Por exemplo: Que substância(s) forma(m) um gene? Como os genes agem dentro da célula? Como os cromossomos duplicam-se? Seriam os genes responsáveis pela determinação do sexo? Como isso ocorre? Em muitas espécies, como na humana, a presença de cromossomos sexuais diferentes determina geneticamente o sexo biológico dos organismos. No entanto, o estudo dos cromossomos de outros animais mostrou que também há outros modos de determinação sexual.
Drosófila, a mosquinha famosa, de Francisca C. Val. São Paulo: Terceiro Nome, 2008.
Glossário
Drosófila (Drosophila melanogaster): inseto que ronda frutas muito maduras, também conhecida como mosquinha-da-banana.
Essa obra apresenta conceitos básicos de Genética e a história e a importância das drosófilas para a Ciência. Com um misto de informação e entretenimento, o texto discute como nascem, onde vivem, como “namoram” e como se reproduzem esses pequenos insetos. Essas mosquinhas alimentam-se de fungos que crescem sobre as frutas que estão apodrecendo.
Os cromossomos são bem visíveis ao microscópio quando a célula está se dividindo. As imagens a seguir mostram cromossomos de células humanas quando estão no início do processo de divisão celular.
Para compor essas imagens, as células em divisão passam por procedimentos laboratoriais que evidenciam a visualização dos cromossomos, os quais são fotografados, recortados e ordenados aos pares, segundo o tamanho de cada um. Essa montagem feita com a imagem ordenada dos cromossomos duplicados possibilita a análise do cariótipo
Mulheres Homens
Glossário
Divisão celular: processo em que uma célula-mãe dá origem a células-filhas. Cariótipo: conjunto de cromossomos de uma célula.
O livro é ricamente ilustrado e sua leitura é fácil. As imagens criam uma empatia dos estudantes com estes insetos (drosófilas) que foram objetos de estudos genéticos durante muitas décadas do século 20.
A determinação do sexo e os cromossomos humanos
A compreensão dos processos de divisão celular (mitose e meiose) é importante para a construção de conceitos básicos da Biologia.
A mitose é apresentada aos estudantes antes da meiose, pois ela tem menor número de etapas e as células formadas são iguais à célula-mãe. Para o estudo da hereditariedade, a meiose é o processo mais relevante, pois é nela que ocorre a separação dos cromossomos e, portanto, a separação dos genes nos gametas.
A determinação genética do sexo no ser humano acontece no momento da fecundação e a presença dos cromossomos sexuais são os responsáveis pelo desenvolvimento das gônadas e genitália. Existem casos de indeterminação genética, devido à má formação do embrião ou o excesso (ou falta) de um ou mais cromossomos sexuais. Esse tema não será tratado neste texto.
O tema “sexualidade e sexo biológico” pode suscitar questões referentes à orientação sexual, identidade de gênero, entre outros assuntos referentes ao assunto. Avalie a possibilidade de dedicar-se a esses temas. A discussão é atual e deve compor o currículo da escola, principalmente pelo fato de ser um tema transdisciplinar. O professor de Ciências da Natureza deve deixar clara a relação genética da determinação sexual biológica, porém, não deve confundir identidade de gênero, orientação sexual, entre outros conceitos. Faça uma pesquisa a respeito dos assuntos levantados pelos estudantes e promova um debate franco e sem preconceitos na sala de aula. Se necessário, peça a ajuda de outros professores ou a coordenação da escola para conduzir a aula. É muito importante que as opiniões sejam ouvidas e respeitadas.
Um link de consulta do tema é: https://vidasaudavel.einstein.br/orientacao-sexual-e-identidade-de-genero-entenda/ (acesso 6 jun. 2022).
Assista o debate USP-Talks “Identidade de gênero”, disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=XwipgA4FB_8 (acesso 6 jun. 2022).
Nas imagens, é possível fazer a comparação entre o cariótipo de uma mulher e o de um homem. Note que existem pares semelhantes de cromossomos numerados de 1 a 22, chamados de cromossomos somáticos. No cariótipo do homem, há também os cromossomos destacados pelas letras X e Y, e na mulher, dois cromossomos X . Esses cromossomos são chamados de cromossomos sexuais
Os seres humanos apresentam 22 pares de cromossomos somáticos e um par de cromossomos sexuais. A diferenciação se dá pela presença dos cromossomos sexuais. Esses cariótipos são representados da seguinte forma; mulher: 44 cromossomos seguidos das letras XX; homem: 44 cromossomos seguidos das letras XY. O número 44 representa os 22 pares de cromossomos que são comuns a ambos os sexos.
Todos nós fomos gerados a partir de um gameta masculino e um feminino, cada um deles com 23 cromossomos, sendo um de cada tipo. Assim, cada um de nossos 23 pares de cromossomos é formado por um cromossomo paterno e um cromossomo materno.
Os homens produzem gametas com as seguintes configurações: espermatozoides 22 + X e espermatozoides 22 + Y
O cariótipo das mulheres apresenta os mesmos 22 pares de cromossomos e dois cromossomos sexuais X. Assim, mulheres produzem gametas do tipo 22 + X
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
Esquema da determinação sexual cromossômica em humanos.
Retome a questão 4 da seção Panorama: agora você consegue responder a atividade?
Como ocorrem gestações de gêmeos e de trigêmeos?
Se necessário, consulte o capítulo e reescreva a sua resposta.
A formação de gêmeos ocorre quando dois ou mais ovócitos (óvulos) liberados pelos ovários são fecundados. Embora milhares de espermatozoides cheguem até o óvulo, somente um deles será responsável pela fecundação.
Após a ampla aceitação da teoria celular, os estudos das células tornaram- se um campo bastante fértil. Em 1882, foi descrito o comportamento dos cromossomos na divisão celular, a qual foi denominada mitose Nesse tipo de divisão celular, uma célula divide-se, produzindo duas células iguais à célula-mãe. Esse modo de reprodução celular garante o crescimento e a reposição de células perdidas pelo ser vivo multicelular. A mitose também é realizada por seres vivos unicelulares.
Peça aos estudantes que revejam as respostas dadas às questões apresentadas no início da Unidade. Explique que a formação de gêmeos ocorre quando dois ou mais ovócitos (óvulos) liberados pelos ovários são fecundados. Embora milhares de espermatozoides cheguem até o óvulo, somente um deles será responsável pela fecundação.
Os esquemas que representam as divisões celulares, mitose e meiose, podem ilustrar a sua aula. É importante dar atenção ao número e forma dos cromossomos que estão no interior do núcleo celular. Informe aos estudantes quais são as condições para que a célula entre em divisão celular e que existe um mecanismo com etapas definidas. No final do capítulo há uma atividade descrita na seção Ciências em Ação que propõe a construção de um modelo para representar a divisão meiótica. Você pode realizar a atividade neste momento ou solicitar que os alunos realizem a atividade em grupos e no contraturno das aulas.
A compreensão da meiose como processo de separação dos cromossomos e, portanto, de separação dos genes nos gametas é fundamental para o bom entendimento dos fenótipos e dos genótipos que resultam da reprodução sexuada de qualquer espécie.
Aproveite as atividades desta seção para verificar a aprendizagem do que foi ensinado até aqui. Peça aos estudantes para realizarem as atividades em casa ou em duplas na sala de aula. A correção das atividades pode ser feita coletivamente ou por colegas de outra dupla. Fique atento para o uso da terminologia científica que é utilizada nas respostas. A apropriação de conceitos se dá pela prática e uso dos termos em situações reais ou na resolução de problemas.
Respostas:
1. A mitose, divisão de células somáticas, tem função no crescimento do organismo e na cicatrização, por exemplo. Na meiose, a divisão é redutiva (as células formadas têm metade do número de cromossomos presentes na célula inicial) e há a formação de gametas.
4. Isso ocorre porque as características não dependem da quantidade de cromossomos recebida da mãe ou do pai. O que determina as características são a combinação dos tipos de genes recebidos. As diferenças entre os irmãos são decorrentes dos tipos de genes que compõem cada gameta formado durante a meiose paterna e materna.
Neste tópico, vamos estudar alguns exemplos de transmissão de características não explicadas pela genética mendeliana; o que compõe o cromossomo e onde estão os genes.
Alguns dos conceitos da Genética exigem noções de Biologia Molecular (bases nitrogenadas, transcrição de RNA, produção de proteína, funcionamento de enzimas que “cortam” o DNA e que “ligam” pedaços de DNA etc.). Não pretendemos aprofundar esse tema, embora ele seja também um assunto da Genética. Entretanto, é possível que os alunos tenham curiosidade sobre o processo de produção de organismos transgênicos ou OGM (organismos geneticamente modificados) ou queiram conhecer o que são células-tronco e qual sua importância para a Medicina. Nessas situações, sugerimos que você acrescente o tema às suas aulas e se prepare para a apresentar o assunto aos alunos. Para conhecer mais sobre as técnicas e possibilidades da Engenharia Genética, você pode consultar o livro: Biotecnologia simplificada, escrito por
Também foi descrita a divisão celular que dá origem às células reprodutivas (gametas). Nesse tipo de divisão, a célula-mãe divide-se em quatro células-filhas, e o número de cromossomos em cada célula-filha é a metade do existente no núcleo da célula-mãe. Com base nessa redução no número de cromossomos, esse tipo de divisão foi chamado de meiose Durante a meiose, os cromossomos são duplicados e, depois, divididos entre quatro células-filhas ao final do processo, o que corresponde à formação dos gametas.
1 | Qual é a função da mitose? Qual é a principal diferença entre a mitose e a meiose?
Resposta no Manual do Professor.
2 | Se um ovócito humano for fecundado por um espermatozoide 22 + Y, qual será o sexo do bebê: masculino ou feminino? E, se esse mesmo ovócito fosse fecundado por um espermatozoide 22 + X, qual seria o sexo do bebê?
No primeiro caso, masculino, e no segundo, feminino.
3 | Analisando as possibilidades de fecundação da questão anterior, qual dos dois tipos de gameta (masculino ou feminino) é responsável pela determinação do sexo do bebê?
O espermatozoide.
4 | Se, geneticamente, uma pessoa possui metade dos cromossomos vindos de sua mãe e metade vindos de seu pai, por que os irmãos não são sempre idênticos, já que todos recebem metade dos cromossomos do mesmo pai e metade da mesma mãe?
Resposta no Manual do Professor.
As pesquisas em Genética demonstraram que muitas características hereditárias são determinadas por vários pares de genes; que existem mais de dois tipos de alelos para certas características; e que muitos genes são controlados pela presença ou pela ausência de outros genes.
Glossário
Dominância completa: quando há apenas dois alelos, um dominante e um recessivo claramente identificáveis.
Nem todos os genes têm dominância completa, como nos padrões encontrados por Mendel. À medida que as pesquisas avançavam, os geneticistas percebiam que, em muitas situações, os conceitos de recessividade e dominância, como definidos no começo do século XX, eram relativos. Há casos em que o cruzamento de linhagens puras gera, em F1, indivíduos com fenótipo diferente de ambos os genitores (geração P). Os descendentes podem ter um fenótipo intermediário ou as duas características paternas.
Um exemplo de herança em que existem três genes alelos envolvidos é a determinação do tipo sanguíneo do sistema ABO de seres humanos. O estudo das relações de parentesco genético é a fonte primária para os estudos de um tipo de herança observado. Podemos fazer a representação da genealogia de vegetais e de animais, inclusive da espécie humana. Nela, registramos o fenótipo de cada indivíduo.
Aluizio Borém e Fabricio Rodrigues dos Santos e publicado pela UFV – Universidade Federal de Viçosa. Ou acesse o texto, em pdf, BIOTECNOLOGIA estado da arte e aplicações na agropecuária publicado na página da EMBRAPA e disponível no link: https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/916213/1/LivroFaleiro01.pdf (acesso em: 6 jun. 2022).
A capacidade dos estudantes acompanharem esses assuntos (ou interessarem-se por eles) é relativa e depende de cada turma, por isso avalie quanto tempo você deve se deter no tema “Engenharia genética”.
O estudo dos temas propostos se justifica na medida em que a sociedade, por meio dos meios de comunicação e divulgação científica, promove a discussão de assuntos relacionados ao campo da Genética. O conhecimento de noções de Genética os ajudará a participar de modo mais consciente nesse tipo de discussão.
O estudo de genealogias humanas depende da casualidade dos casamentos e nascimentos, enquanto nas genealogias dos animais de interesse econômico os cruzamentos são programados e controlados. Veja os esquemas a seguir.
Círculo: representa o sexo feminino.
Quadrado: representa o sexo masculino.
Círculo destacado: simboliza um indivíduo do sexo feminino com a característica fenotípica estudada.
Quadrado destacado: simboliza um indivíduo do sexo masculino com a característica fenotípica estudada.
Linha horizontal: representa a formação de um casal.
Utilize o modelo de heredograma (também chamado de árvore genealógica) presente nesta página para discutir o significado dos símbolos (quadrado, círculo, quadrado pintado, círculo pintado, traços verticais e traços horizontais). Procure fazer perguntas aos estudantes para identificarem quem são irmãos, primos(as), sobrinhos(as), netos(as) etc.
Chave em destaque: representa os filhos de um casal. Nesse caso, está indicando as duas filhas do casal.
Analise a genealogia a seguir. Ela representa uma família cujo fenótipo observado é o tipo de sangue (grupo ABO). Esse tipo de esquema é também chamado de heredograma.
Informe-os também de que os círculos e os quadrados podem ser pintados segundo o fenótipo observado em cada indivíduo. O exemplo usado neste heredograma é o tipo de sangue (sistema ABO). Outros símbolos também comuns nos heredogramas são: losango (sexo não especificado); casal ligado por dois traços horizontais paralelos (casamentos consanguíneos); círculo ou quadrado com um traço diagonal ultrapassando o limite da figura geométrica (indivíduo que morreu) etc.
Essa representação também é utilizada em estudos genéticos de outros animais.
Neste heredograma estão representados os tipos sanguíneos de quatro gerações da mesma família.
Hereditariedade e Genética CAPÍTULO 4
115
Um dos momentos marcantes da história da medicina é a descoberta dos grupos sanguíneos (sistema ABO e Rh) em seres humanos. Aproveite o assunto e proponha aos estudantes uma pesquisa para que conheçam como ocorriam as transfusões sanguíneas antes de 1920 e a importância dela no tratamento de pessoas feridas que sofriam hemorragias.
1. A descoberta científica dos tipos sanguíneos deixou as transfusões de sangue mais seguras. Outros exemplos da importância das descobertas científicas para a Medicina são: vacinas, antibióticos, radioterapia, técnicas cirúrgicas, exames de imagens etc.
Há vários grupos sanguíneos humanos determinados geneticamente. O sistema ABO é um dos principais. Até meados do século XX, muitos pacientes morriam porque recebiam sangue incompatível por meio de transfusões. Hoje, os processos de identificação e de fracionamento do sangue humano usados em tratamentos médicos diminuíram muito o risco de complicações por causa das transfusões.
O tipo de sangue do sistema ABO é definido por três alelos que podem produzir quatro fenótipos diferentes: sangue AB, sangue A , sangue B e sangue O. Quando existem mais de dois tipos de alelos para uma mesma característica, dizemos que eles são alelos múltiplos
A descoberta dos tipos sanguíneos ocorreu no início do século XX pelo cientista austríaco Karl Landsteiner (1868-1943). Ele notou que, quando amostras de sangue de determinadas pessoas eram misturadas, o sangue aglutinava-se, ou seja, formavam-se aglomerados. No entanto, essa aglutinação não ocorria em todas as misturas de sangue, pois dependia das amostras usadas. Landsteiner prosseguiu com os experimentos e concluiu que havia uma incompatibilidade entre determinados grupos sanguíneos, a qual era causada por uma reação imunológica. Ele e seus colaboradores classificaram o sangue humano em quatro tipos: A, B, AB e O, que é o sistema ABO que utilizamos até hoje. Caso receba sangue que não é compatível com o seu, a pessoa poderá ter uma resposta imune com sérias consequências para a saúde, o que pode até levá-la à morte. As descobertas de Landsteiner foram muito importantes para a Medicina, pois viabilizaram transfusões de sangue seguras. Por suas descobertas, Karl Landsteiner ganhou o Prêmio Nobel de Medicina em 1930.
1 | Qual é a importância dessa descoberta científica para a Medicina? Identifique outras aplicações de descobertas científicas relacionadas à Medicina.
Glossário
Anticorpo: proteína presente no sangue que neutraliza antígenos específicos. Por exemplo, a vacina contra a gripe ou contra a covid-19 estimula a produção de anticorpos, preparando nosso organismo para combater os vírus causadores dessas doenças.
UNIDADE 2 — Vida e Evolução 116
Um teste de laboratório reconhece o tipo de antígeno presente nas hemácias do sangue da pessoa testada. O sangue do sistema ABO pode conter anticorpos
No caso do sistema ABO, os antígenos são proteínas ligadas à membrana da hemácia.
Cris Alencar
Glossário
Antígeno: qualquer partícula, substância ou organismo que causa reação do sistema imunológico quando entra em nosso corpo.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
Os tipos de sangue A, B e O têm anticorpos. O sangue do tipo AB não apresenta os anticorpos anti-A e anti-B. Observe a tabela abaixo.
Tipos de hemácias
Anticorpos presentes anti-Banti-A
Antígenos presentes
sem anticorpos anti-B e anti-A sem antígenos
antígenos A e B antígeno Aantígeno B
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
Respostas:
1. O fenótipo desses indivíduos (sangue O) é definido por gene recessivo. Portanto, apresentam um gene i em um dos cromossomos e um gene i no outro cromossomo do mesmo tipo. Representação do genótipo: ii.
3. Os indivíduos de sangue tipo A (1, 5, 6, 12, 13 e 18) têm pelo menos um gene IA. Representação do genótipo: IA_. O traço indica que ainda não temos certeza se o outro gene é IA ou i (comente isso com os estudantes).
7. A mulher 3 tem genótipo IBi, pois ela teve um filho de sangue O (ii). As mulheres 9 e 11 são filhas de pai de sangue O (ii), portanto o genótipo delas também é IBi. O homem 18 tem genótipo IAi, pois sua mãe é IBi e gerou esse filho com gameta i (lembre os estudantes de que, se ela tivesse gerado esse filho com o óvulo com o gene IB, o fenótipo dele seria sangue AB). A mulher 19 tem genótipo IBi, pois ela foi gerada por um espermatozoide com o gene i no cromossomo, que determina essa característica.
8. Nem todos. Sabemos que o homem 14 possui genótipo IBi, pois ele é filho de mãe de sangue O (ii). No entanto, com as informações disponíveis neste heredograma, não é possível determinar os genótipos dos indivíduos 15, 22, 23 e 24. Eles podem ser IBi ou IBIB. Nesses casos, o genótipo dessas pessoas deve ser indicado da seguinte forma: IB
Se o tipo sanguíneo do paciente (receptor) for sangue O, ele não poderá receber sangue de doadores com tipos sanguíneos A , B e AB. Se isso ocorrer, o sangue do doador será atacado pelos anticorpos anti-A e/ ou anti-B, e o receptor pode morrer.
Pacientes de tipo sanguíneo O podem receber sangue apenas de um doador também de sangue O
Um receptor de tipo sanguíneo AB não tem anticorpos A , nem anticorpos B. Logo, ele pode receber sangue de doadores de qualquer tipo do sistema ABO
Descobrindo o genótipo das pessoas do heredograma
Analise o heredograma da família representado na página 115. Você consegue identificar os genótipos das pessoas retratadas?
Sabemos que as pessoas que têm sangue O são portadoras de pares de genes recessivos identificados por i, e que pessoas de sangue AB têm dois alelos dominantes, identificados por IA e IB
Copie no caderno o heredograma a ser estudado. Utilize, pelo menos, meia folha de caderno, pois você escreverá os genótipos que serão descobertos.
Considere a existência de três alelos (IA , IB , i ) que determinam o tipo sanguíneo do sistema ABO. Além disso, lembre-se de que somente dois deles estão nos cromossomos das células de cada pessoa.
1 | Qual é o genótipo dos indivíduos que têm sangue do tipo O? Resposta no Manual do Professor.
2 | Qual é o genótipo dos indivíduos que têm sangue do tipo AB?
Identifique, no heredograma do caderno, todos os indivíduos com os tipos sanguíneos O e AB, depois escreva seus respectivos genótipos. Desse modo, você determinou o genótipo de nove pessoas da família. As demais pessoas têm fenótipo “sangue do tipo A” ou fenótipo “sangue do tipo B”. O quadro da página a seguir mostra os alelos envolvidos na definição desses dois fenótipos.
Tipo de sangueAlelos envolvidos
A IAIA ou IAi
B IBIB ou IBi
Esses indivíduos têm a característica determinada por dois alelos dominantes. Portanto, um cromossomo tem o alelo dominante I A e o outro cromossomo, o alelo dominante IB . Representação do genótipo: I AIB
Com base nos dados fornecidos no quadro, já é possível identificar parte do genótipo das pessoas, ou seja, o gene dominante que elas têm em um dos cromossomos. Escreva essa informação próximo à representação da pessoa.
3 | Considerando apenas as pessoas cujo genótipo ainda não foi identificado, quais delas têm pelo menos um alelo dominante IA? Resposta no Manual do Professor.
4 | Quais dessas pessoas têm pelo menos um alelo dominante IB?
Os indivíduos de sangue tipo B (3, 9, 11, 14, 15, 19, 22, 23 e 24) têm pelo menos um gene IB . O outro gene pode ser IB ou i. Representação do genótipo: IB
5 | Considerando as respostas anteriores, qual é o genótipo das pessoas 5 e 6? Justifique.
O genótipo dos indivíduos 5 e 6 é I Ai. Justificativa: o homem 2 passou para seus quatro filhos o gene i; o gene I A
6 | É possível saber o genótipo da mulher 1?
Sim. O genótipo dessa mulher é I Ai, pois ela teve filhos de sangue O (genótipo ii), ou seja, ela produziu óvulos com o gene i
7 | Qual é o genótipo das pessoas 3, 9, 11, 18 e 19? Justifique.Resposta no Manual do Professor.
8 | É possível descobrir os genótipos dos pais 14 e 15 e dos filhos 22, 23 e 24?
Resposta no Manual do Professor.
9 | Que tipo de relação genética há entre os alelos IB e IA?
Esse é um exemplo de codominância, uma vez que ambos se expressam com a mesma intensidade nos indivíduos heterozigotos.
Em meados da década de 1940, uma equipe de pesquisadores, liderada por Oswald Avery (18771955), chegou à conclusão de que os genes eram formados por DNA, sigla em inglês do ácido desoxirribonucleico (deoxyribonucleic acid ), substância presente nos cromossomos – a sigla em português, ADN, é pouco utilizada.
Em 1953, James Watson (1928-) e Francis Crick (1916-2004), utilizando resultados de pesquisa da química Rosalind Franklin (1920-1958), descreveram o modelo da molécula de DNA, mostrando que ela é formada por duas fitas espiraladas, ligadas entre si por quatro tipos de bases nitrogenadas, que se dispõem pareadas nas fitas. As bases nitrogenadas são representadas pelas iniciais dos seus nomes. O cromossomo é formado pela fita espiralada de DNA e por proteínas. Os genes correspondem a trechos específicos do DNA que determinam primariamente as características de um ser vivo.
A produção do modelo de DNA contribuiu para o desenvolvimento do conhecimento sobre a genética e os genes. São encontrados no DNA quatro tipos de bases nitrogenadas (citosina, guanina, timina e adenina), que formam os seguintes pares: adenina-timina e citosina-guanina. Em geral, as ilustrações do DNA representam as quatro bases nitrogenadas em cores diferentes.
A explicação sobre as ligações químicas que garantem o pareamento das bases nitrogenadas exige dos alunos conhecimentos de Química que talvez ainda não tenham. Você pode exibir uma imagem do modelo da molécula do DNA e explorar o pareamento das bases nitrogenadas.
A técnica da eletroforese em gel com amostras de DNA permite identificar o grau de parentesco entre pessoas comparando-se as bandas formadas. A formação de bandas em diferentes posições ocorre por causa da diferença de massa dos fragmentos de DNA que são colocados no gel. Assim, em razão de uma diferença de potencial elétrico entre as duas extremidades da placa com o gel, os fragmentos de DNA se deslocam de uma extremidade a outra. A velocidade com que isso acontece é inversamente proporcional à massa dos fragmentos. Depois que a máquina é desligada, os fragmentos de diferentes massas estão em diferentes posições.
O DNA, após passar por um tratamento específico, é quebrado, e o tamanho de cada pedaço é diferente entre pessoas não relacionadas geneticamente. Por isso, a leitura das bandas permite dizer se duas pessoas são ou não geneticamente próximas.
Além do padrão em bandas, também é utilizada uma outra técnica que mostra as mesmas informações.
O teste de DNA é usado por cientistas e técnicos para identificar as pessoas, o parentesco entre indivíduos de mesma espécie e a relação genética entre espécies diferentes.
A variação nas sequências das bases nitrogenadas do DNA na população humana faz com que não existam duas pessoas idênticas geneticamente, exceto no caso de gêmeos idênticos.
Na identificação de pessoas, usa-se uma amostra de DNA de algumas células do indivíduo. A amostra é tratada de tal forma que o DNA é multiplicado muitas vezes. Posteriormente, esse conjunto de DNA é fragmentado com o auxílio de enzimas, para que sejam obtidos muitos pedaços de DNA de mesmo tamanho.
Colocando as amostras que se deseja comparar em uma placa de gel, separam-se as porções de DNA de cada tamanho. As porções de DNA deslocam-se na placa, sendo que as menores deslocam-se mais rapidamente que as maiores e, por isso, param mais distante do local em que foram colocadas inicialmente do que as porções maiores. No local em que as amostras param, forma-se uma marca chamada banda. No final, temos um conjunto de bandas que podem ser comparadas com outras porções de DNA que foram tratadas da mesma forma.
Analisando o padrão das bandas que cada amostra forma, é possível dizer se a porção de DNA recolhido pertence ou não a alguma das pessoas que forneceu a amostra de DNA para análise.
Amostras de DNA de parentes, principalmente de pais e filhos, são utilizadas para identificar o grau de parentesco entre as pessoas, entre vítimas que morreram em acidentes, e em outras situações.
Hoje, equipamentos automatizados fazem a identificação de trechos de DNA. Com eles, o tempo de reconhecimento de mortos em acidentes ou o grau de parentesco entre pessoas é menor.
Vamos supor a situação a seguir.
Após a passagem de um tsunami, muitas pessoas morreram e muitas outras foram separadas de suas famílias. Imagine que, nessa situação, um bebê de poucos meses de vida tenha sido resgatado. Como não tinha nenhuma identificação, ele foi enviado para um abrigo. Após algumas semanas, duas mulheres procuraram as autoridades dizendo que eram as mães da criança.
Analisando as características externas das duas mulheres e do bebê, não é possível afirmar quem é a verdadeira mãe.
Uma opção seria realizar um exame de sangue para saber se há incompatibilidade entre o tipo sanguíneo – sistema ABO – de uma das mulheres e o tipo sanguíneo do bebê.
Em muitas populações, há uma grande quantidade de pessoas com o mesmo tipo sanguíneo do sistema ABO. Sendo assim, esse teste não seria suficiente para resolver a questão. Por exemplo, quase a metade da população brasileira tem sangue do tipo O.
Se você tivesse de ajudar a decidir para quem o bebê deveria ser entregue, que procedimento adotaria? Provavelmente, sua primeira atitude seria solicitar o exame de DNA das duas mulheres e do bebê. Os resultados dos exames de DNA estão ao lado.
No teste, as manchas de cor laranja representam os pontos em que os pedaços de DNA ficaram retidos. Portanto, se os três exames tiverem a cor laranja na mesma linha, como aparece na linha 12, significará que essas três pessoas têm o mesmo trecho de DNA.
1 | Pela análise das bandas presentes na placa de gel, qual das mulheres é a verdadeira mãe do bebê? Justifique.
2 | Discuta: Se não existisse o exame de DNA, que características das mulheres você consideraria para decidir a qual mãe o bebê deveria ser entregue? Considere fatores sociais e éticos na sua argumentação. Respostas no Manual do Professor.
Incentive os estudantes a buscarem critérios para a tomada de decisão sobre a entrega da guarda de uma criança para uma família qualquer. Muitas vezes, o bem-estar e o futuro da criança são considerados em caso de adoção. O estudante poderá considerar: Quem pode dar melhores condições de vida para a criança? Quem pode proporcionar o melhor ambiente para o desenvolvimento social e psicológico dessa criança?
Ao refletir sobre essas questões, o estudante percebe que muitas decisões são difíceis de serem tomadas, pois envolvem princípios éticos e morais. Informações obtidas graças ao desenvolvimento técnico-científico contribuem para que elementos menos carregados de subjetividade auxiliem escolhas que são feitas pela sociedade.
Para saber como é feita a identificação de paternidade (ou outro grau de parentesco genético), assista ao vídeo “Teste de paternidade” produzido pela Univesp (Universidade Virtual do Estado de São Paulo) e disponível em: https://eaulas.usp.br/portal/video.action?idItem=1967 (acesso em: 6 jun. 2022).
Respostas:
1. A mulher 2 é a provável mãe da criança. As faixas 3, 4, 9, 10 e 12 de fragmentos de DNA estão presentes nela e no bebê, enquanto a mulher 1 apresenta apenas a faixa 12 de compatibilidade com o DNA do bebê, portanto ela é descartada como mãe desse bebê.
2. Resposta pessoal. Embora exista legislação para embasar casos como este, os estudantes podem refletir sobre o tema e considerar vários fatores para entregar a guarda do bebê para uma das mulheres.
Decifrando a Ciência –Teste genético português analisa 72 genes para personalizar plano de vida saudável
Faça uma leitura do texto desta seção e esclareça os termos que forem desconhecidos pelos estudantes. É cada vez mais comum o surgimento de empresas que desenvolvem produtos ou serviços com base nos conhecimentos atuais sobre a genética. O caso apresentado nesta seção é um deles. Ao final pergunte à classe “Quem gostaria de ter o seu genoma mapeado?” Depois, proponha um debate sobre o tema e ouça a argumentação de cada estudante.
Teste genético português analisa 72 genes para personalizar plano de vida saudável
[...]
Em declarações à agência Lusa (*), o investigador Daniel Luís explicou que, através da saliva, se consegue analisar mais de uma centena de marcadores genéticos que ajudam a perceber se a pessoa tem mais tendência para ganhar peso e como reage à ingestão de alguns nutrientes, permitindo ainda perceber qual a reação à cafeína e às restrições de sono. “O teste que se faz é a análise de marcadores genéticos para que a pessoa consiga ter mais informação acerca de si própria. [...]
O investigador Daniel Luís lembrou também que, com uma simples recolha de células do interior da bochecha, feita com uma espécie de cotonete, é possível perceber se as pessoas metabolizam a cafeína mais rapidamente ou mais lentamente, o que tem um efeito na ansiedade. Segundo explicou, o teste é inovador porque permite cruzar o contributo de vários marcadores genéticos para uma determinada característica. [...]
“Por exemplo, existem vários marcadores que estão implicados na predisposição para um índice de massa corporal elevado. As características humanas dependem de múltiplas regiões do DNA. Não posso olhar só para um gene e dizer com base nesse resultado que a pessoa tem predisposição para ter um índice de massa corporal elevado”, acrescentou. Reconhecendo que há estratégias de perda de peso que podem funcionar genericamente para todos, como a restrição da ingestão calórica e o exercício físico, o investigador disse que com este teste, que se faz apenas uma vez na vida, se consegue definir qual o plano que funciona melhor para determinado perfil genético.
[...]
(*) LUSA – agência de notícias de Portugal
O teste genético analisa 102 variantes genéticas, presentes em 75 genes, com impacto significativo na definição de planos nutricionais personalizados. Esse teste avalia variantes genéticas associadas a: composição corporal, parâmetros metabólicos e de gestão de peso, intolerância à lactose e ao glúten, ritmo biológico e resposta à ingestão de nutrientes, restrição calórica e prática de atividade física.
A personalização das dietas só é possível se houver na população diferentes tipos de genes responsáveis pela mesma característica. Essa variedade genética explica a possibilidade de produção de planos individuais em relação aos aspectos de saúde citados na reportagem. As pesquisas científicas são fundamentais para a identificação das características genéticas dos seres vivos.
TESTE genético português analisa 72 genes para personalizar plano de vida saudável. LUSA , Lisboa, 5 abr. 2021. Disponível em: https://www.publico. pt/2021/04/05/ciencia/noticia/teste-genetico-portugues-analisa-72-genespersonalizar-plano-vida-saudavel-1957172. Acesso em: 6 jun. 2022.
Glossário
Contributo: contribuição. Investigador: pesquisador. Recolha: coleta.
deCifRANdO CiêNCiA
1 | Pessoas da mesma família (pais ou irmãos) podem receber a mesma dieta personalizada de acordo com o perfil genético para o controle do peso? Justifique.
Não é possível, pois os genes não se alteram tanto com o passar do tempo. As pequenas modificações (mutações) que podem ocorrer normalmente não são suficientes para alterar as características das pessoas.
RevejA
1 | Considere as seguintes características das ervilhas: plantas com flores roxas e plantas com flores brancas. Se cruzarmos plantas de linhagens puras para essas duas características contrastantes, obteremos somente plantas com flores de cor roxa (F1). Suponha que essas plantas de F1 sejam cruzadas entre si e gerem 120 sementes, as quais são plantadas e produzem plantas adultas saudáveis (F2).
a. Faça um esquema que represente os cruzamentos indicados no texto. Indique os fatores (genes) que cada planta deve ter (represente os genes pelas letras B e b).
Resposta no Manual do Professor.
b. Em F2, quantas plantas com flores roxas e quantas plantas com flores brancas são esperadas?
São esperadas 90 plantas com flores roxas (3/4 de 120 plantas geradas em F1), ou seja, as plantas com genótipos BB e Bb. São esperadas 30 plantas com flores brancas (1/4 de 120 plantas geradas em F1), ou seja, as plantas bb.
2 | Considere duas linhagens puras de ervilhas, uma produtora de sementes maduras com aparência lisa (dominante) e outra produtora de sementes maduras com aparência rugosa (recessiva). Resposta no Manual do Professor.
Faça um esquema que indique as seguintes gerações de plantas para essa característica: parental (P), filhos de primeira geração (F1) e filhos de segunda geração (F2). Indique nos cruzamentos de cada geração os tipos de gametas produzidos.
3 | Quantos tipos diferentes de gametas podem formar cada um dos organismos representados pelos cromossomos a seguir? Resposta no Manual do Professor.
Respostas:
1.
a) P: x plantas de flores roxas
Cris Alencar
Esquema de cromossomos em dois organismos diferentes.
e Genética CAPÍTULO 4
F1 plantas de flores roxas
(autopolinização)
plantas de flores brancas BB BB
Bb Bb Bb
bb bb
F2: plantas de flores roxas e plantas de flores brancas
b) São esperadas 90 plantas com flores roxas (3/4 de 120 plantas geradas em F1), ou seja, as plantas com genótipos BB e Bb. São esperadas 30 plantas com flores brancas (1/4 de 120 plantas geradas em F1), ou seja, as plantas bb.
sementes rugosas (linhagem pura) gametas r r r
(autopolinização) sementes lisas (linhagem pura)
x x RR RR Rr Rr
lisasrugosas R R R
3. O organismo 1, com três genes em três pares de cromossomos, poderá formar oito tipos de gametas. As combinações possíveis são: ABC, Abc, AbC, Abc, aBC, aBc, abC, abc O organismo 2, com três genes em dois pares de cromossomos, poderá formar quatro tipos de gametas. Os gametas possíveis são: Abc, ABC, abc, abC
123 123
8. Heredograma a: os indivíduos 1 e 4 têm fenótipo determinado pelo gene recessivo, portanto, têm genótipo hh. O indivíduo 2 apresenta fenótipo sadio, portanto, tem o gene H. No entanto, teve um filho doente, portanto, tem o gene recessivo h. Seu genótipo é Hh. Os indivíduos 3, 5 e 6 são sadios, mas são filhos de um pai com a doença, portanto, também apresentam o genótipo Hh. Heredograma b: os indivíduos 3 e 5 têm fenótipo determinado pelo gene recessivo, portanto, têm genótipo hh.
Os indivíduos 1 e 2 apresentam fenótipo sadio (têm o gene H) e tiveram filhos com fenótipo recessivo, portanto, ambos têm o gene recessivo h.
Genótipo de 1 e 2: Hh. Os indivíduos 4, 6 e 7 apresentam o fenótipo sadio (têm o gene H) e são filhos de pais heterozigotos, portanto, o outro alelo pode ser um gene dominante ou recessivo. Com base nas informações fornecidas, devemos concluir que o genótipo de 4, 6 e 7 é H_.
5 | Em uma raça de bovinos, a pelagem é determinada por um par de alelos.
a. Há dominância na determinação da coloração da pelagem desses bovinos? Não.
b. Como é chamada a interação entre esses pares de alelos? Codominância.
O texto e as imagens a seguir referem-se às questões de 6 a 8.
Um geneticista analisou os heredogramas a seguir, que representam dois cruzamentos. Os símbolos com destaque indicam indivíduos que têm uma doença; os símbolos brancos representam indivíduos sadios.
a. b.
hh
9. Genótipos dos pais: fêmea doente (hh) e macho sadio (Hh). Genótipo dos descendentes: macho doente (hh) e fêmea sadia (Hh). Hh Hh hh
6 | A doença é determinada por gene recessivo ou dominante? Justifique.
Resposta no Manual do Professor.
7 | Representando no caderno o gene dominante por H e o recessivo por h, indique o genótipo de cada membro dos heredogramas a e b
Resposta no Manual do Professor.
8 | O descendente macho e sadio do heredograma b (número 7) cruzou com uma fêmea doente e gerou um macho doente e uma fêmea sadia. Faça o heredograma desse cruzamento e informe o genótipo de todos os indivíduos. Resposta no Manual do Professor.
UNIDADE 2 — Vida e Evolução 124
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
Reúna-se em grupo e juntos produzam um modelo das principais etapas da meiose, conforme orientação a seguir.
Material:
• 28 pedaços de canudos de 5 cm
• 28 tiras de papel de 5 cm × 2 cm cada (em cada conjunto de sete tiras devem ser escritas uma das seguintes letras: A, a, D, d)
• uma cartolina grande
• fita adesiva
Preparação prévia
Fixe as tiras de papel em uma das extremidades dos canudos. As letras representam dois genes dessa célula hipotética. As letras (genes) devem ficar visíveis.
Procedimento
A. Desenhe um círculo à esquerda e no meio da cartolina, conforme mostra a imagem a seguir. Ele representará uma célula que sofrerá meiose, originando os gametas. Dentro do círculo, cole um canudo de cada tipo. Os canudos representarão os cromossomos.
O objetivo da atividade proposta é permitir que os estudantes reconheçam de imediato quais são os possíveis gametas formados a partir de determinada célula-mãe. Não esperamos que eles memorizem todas as etapas da meiose e seus respectivos nomes, pois esse detalhamento ocorrerá nas aulas de Ciências da Natureza do Ensino Médio. Pelo mesmo motivo, não trataremos da permutação (crossing over), que ocorre na meiose I. A inclusão de muitos termos novos em um curto espaço de tempo costuma dificultar a fixação dos conceitos e o diálogo entre o professor (ou o texto) e os estudantes.
esquema de outro estágio da meiose
Entretanto, o comportamento dos cromossomos durante a meiose pode ser analisado (assim como fizeram os cientistas do final do século XIX e início do século XX). Você pode pedir aos estudantes que realizem a atividade em casa e tragam o resultado do trabalho para a classe. As questões do final da atividade podem ser utilizadas para a discussão geral dos fenômenos observados.
Alguns dos modelos produzidos pelos estudantes podem ficar no mural da classe e ser utilizados sempre que necessário.
B. Ao lado, desenhe outro círculo, que deve representar a mesma célula, mas em outro estágio da meiose. Dentro do círculo, devem ser fixados quatro pares de canudos de cada tipo, cada um formado por dois canudos, com a mesma letra, unidos pelo centro. Eles representarão os cromossomos duplicados.
C. Agora, você deve desenhar dois círculos, que representarão a célula após a primeira divisão da meiose. Em uma das células, cole dois canudos com a letra “A” e dois com a letra “d”, unidos como na célula anterior; na outra, cole dois canudos com a letra “a” e dois com a letra “D”, unidos da mesma forma.
D. Na frente de cada uma dessas duas células, desenhe mais dois círculos. Cada um dos quatro círculos desenhados representará uma célula após a segunda divisão da meiose.
125
A inclusão social do portador de síndrome de Down é prevista em lei. Existem muitos exemplos de atividades que a pessoa pode executar em sistemas produtivos.
A inclusão é um direito do cidadão, um dever do Estado e uma necessidade da sociedade. Humanizar olhares e respeitar o outro reconhecendo a diversidade humana e a cidadania de cada um. Aproximadamente 10% da população brasileira tem algum tipo de deficiência, é preciso respeitá-los como cidadãos, buscando soluções, garantindo direitos a todas as pessoas, sem seleção, distinção ou exclusão.
E. Dentro de cada um dos dois círculos à frente da célula com os canudos com as letras “A” e “d”, cole um canudo com a etiqueta da letra “A” e outro com a letra “d”, ou seja, um cromossomo de cada um que estava duplicado.
F. Dentro de cada um dos dois círculos à frente da célula com os canudos com as letras “a” e “D”, cole um canudo com a letra “a” e outro com a letra “D”. Nesse caso, teremos um cromossomo de cada dupla em cada uma das células.
Responda:
1 | No item B do procedimento, há a duplicação dos cromossomos. De acordo com a segunda lei de Mendel, os genes presentes nos cromossomos duplicados são iguais aos do cromossomo original ou diferentes deles? Iguais.
2 | Em qual dos estágios da meiose, indicados nos procedimentos de A a F, estão representados os gametas formados? Nos estágios E e F
3 | O número de cromossomos ao final da meiose é igual, menor ou maior que o número de cromossomos na célula original? Menor, é a metade.
4 | Considerando as células formadas no final do modelo de meiose que foi construído, quais os alelos presentes em cada um dos gametas?
5 | Desenhe no caderno a representação da meiose que está na cartolina.
Alterações na Meiose
Durante a divisão celular mitótica ou meiótica pode ocorrer alterações de diversos tipos. Um dos erros é a não separação dos cromossomos em alguma etapa da divisão celular, gerando células com mais e com menos cromossomos do que o normal.
Um dos distúrbios mais frequentes é a formação de gametas (óvulos ou espermatozoides) viáveis, mas com um cromossomo a mais. Veja o cariótipo humano da página 111 e note que os cromossomos são numerados. Quando a falha ocorre na meiose e o gameta formado possui 23 cromossomos, sendo o duplicado o de número 21, um bebê com três cromossomos 21 pode ser gerado, caso esse gameta participe da fecundação. Em geral, o gameta formado com a falta ou excesso de cromossomos morre.
O cariótipo deste bebê pode ser representado da seguinte forma: 47, XY ou XX + 21. Esse distúrbio genético é conhecido como Síndrome de Down ou Trissomia do 21 e a criança tem uma aparência característica.
Os adultos com trissomia do 21 são pessoas produtivas, sensíveis e carinhosas. Cada vez mais a sociedade se prepara para a integração das pessoas com trissomia do 21 na comunidade. A inclusão social dessa pessoa é um direito e é prevista em lei.
• Assista ao vídeo disponível no link: https://www.youtube.com/watch?v=k6HULmnJdu4 (acesso 22 ago. 2022) Escreva uma frase sobre o vídeo que acabou de assistir. Leia a sua frase para o seu grupo e ouça a dos colegas.
Você já ouviu falar em evolução? Sabe qual é o significado dessa palavra nas Ciências Biológicas? Você já deve ter visto filmes ou lido livros e artigos sobre esse tema. A evolução é um tema frequente no trabalho de muitos biólogos e paleontólogos.
Objeto do conhecimento:
• Ideias evolucionistas
• Habilidades: EF09CI10, EF09CI11
Temas para o desenvolvimento deste capítulo
• História do reconhecimento da evolução como processo de modificação das espécies que vivem na mesma comunidade
• Adaptações das espécies ao ambiente
• A comprovação da extinção e modificação nas espécies: os fósseis
• As teorias da evolução: fixismo, lamarckismo e darwinismo
• Adaptações em grupos de vertebrados: aves e mamíferos
• Como age a seleção natural e a seleção artificial
• A evolução biológica e a biodiversidade
A palavra “evolução”, dependendo do contexto em que ela é empregada, tem vários sentidos na língua portuguesa. Analise a imagem que mostra alguns modelos de bicicletas produzidas ao longo dos anos e responda às questões.
• O papel da reprodução cruzada na evolução das espécies
Início de conversa
Discuta com os estudantes a lembrança que esta foto traz para eles. Explore o vocabulário relativo ao assunto. É provável que eles se refiram aos dinossauros e à extinção e aos fósseis desses animais. Em algumas regiões do Brasil, é comum encontrar registro fóssil. Pergunte-lhes se conhecem fósseis de seres que viveram no Brasil. Muitas vezes, os estudantes ficam surpresos em saber que há registro de fósseis de dinossauros em nosso território.
A palavra “evolução” tem vários significados, alguns deles são:
Evolução Evolução. Sf. 1. Surgimento de algo, produto de técnica ou saber, que se aperfeiçoou. 2. Movimento ou deslocamento de tropas, navios, aviões etc. para tomar ou mudar a posição em batalhas ou paradas; manobra. 3. Movimento periódico de um astro ao redor de outro principal. 4. Teoria evolucionista biológica de Charles Darwin, naturalista inglês (18091882), que admite a transformação progressiva das espécies por mutação ou seleção natural; darwinismo 5. Transformação e mudança contínua, lenta e gradual em que certas características ou estados mais simples tornam-se mais complexos, mais desenvolvidos e aperfeiçoados; desenvolvimento, progresso. Michaelis On-line. Editora Melhoramentos, 2022.
Na pergunta número 1, o significado é de “evolução” como um desenvolvimento progressivo de uma ideia ou objeto. Muitos estudantes poderão considerar que o mesmo significado é válido para “evolução dos seres vivos”. É comum pensarem que uma característica sempre será benéfica e trará vantagens adaptativas. Explique-lhes que nem todas as alterações genéticas trazem vantagens para as espécies e populações. Esse assunto será mais explorado ao longo do capítulo.
As aves são muito importantes para a manutenção do equilíbrio ecológico. Elas ocupam, com grande eficiência, praticamente todos os nichos ecológicos dos ecossistemas terrestres. Uma boa parte do capítulo é dedicada às adaptações morfofisiológicas que garantem a vida das espécies em ambientes com grande competitividade.
Os estudantes devem analisar com cautela as diferenças entre as aves das fotografias, principalmente no que diz respeito ao bico, cuja forma está intimamente relacionada aos hábitos alimentares delas.
Além do formato do bico, outros fatores devem ser considerados para avaliar o tipo de alimento consumido pelas aves. Nesse caso, quem se alimenta de sementes duras é o papagaio.
Bicos pequenos e fortes – caso do papagaio – são mais eficazes para uma alimentação à base de sementes duras, pois servem para quebrá-las.
Bicos mais finos e alongados – caso da cambacica e do garrinchão-de-bico-grande – podem estar relacionados com uma alimentação onívora, pois possibilitam a rápida captura de pequenos insetos e/ou manuseio de frutos macios.
As características apresentadas aqui não devem ser memorizadas.
A ideia é que os estudantes possam reconhecer essas características em várias aves. Leve para a aula, como exemplo, imagens ou vídeos de aves. A capacidade de voo pode ser explorada mostrando exemplos de aves
1 | Qual dos significados de evolução pode ser aplicado nesse contexto?
Nesse contexto, evolução quer dizer “aperfeiçoamento em uma única direção”. Resposta pessoal.
2 | Você acha que esse mesmo sentido pode ser utilizado para se referir aos seres vivos?
O sentido biológico de evolução será discutido neste capítulo. Primeiro, devemos entender a relação entre os seres vivos de uma região e as condições físicas e químicas dela. Quanto melhor uma população sobrevive no ambiente, melhor é a adaptação dos indivíduos dessa espécie. Adaptação é um conceito-chave para entendermos como ocorre a evolução de uma espécie.
Glossário
Incubar: o mesmo que chocar; período de desenvolvimento do embrião dentro do ovo.
As aves constituem uma das classes do filo dos cordados. Mais de 1 800 espécies de aves vivem no Brasil. Elas habitam principalmente as florestas tropicais (Mata Atlântica e Floresta Amazônica), o Pantanal Mato-Grossense e o Cerrado.
Com raras exceções, a maioria das aves incuba seus ovos. Algumas espécies têm rituais que precedem o acasalamento. Observe as imagens a seguir.
Garrinchão-de-bico-grande (Cantorchilus longirostris) (A); cambacica (Coereba flaveola) (B); e papagaio (Amazona aestiva) (C).
• Observe o bico dessas aves e responda: Qual delas você acha que deve se alimentar de sementes duras?
Glossário
Queratinizado: constituído por queratina, uma proteína insolúvel produzida por células formadoras de cabelos, pelos, unhas, bicos, garras e outras estruturas dos animais.
Resposta no Manual do Professor.
A classe das aves reúne uma grande diversidade de espécies, mas todas têm algumas características comuns.
• Todas as aves botam ovos.
128 UNIDADE 2 — Vida e evolução
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
que não voam como pinguins, avestruzes e emas. Mostre que, no caso de pinguins, as asas auxiliam na natação e, no das emas, as pernas longas auxiliam na defesa e na locomoção mais ágil.
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.• Os membros anteriores formam as asas. O fato de terem asas não significa que possam voar.
• O corpo é coberto por penas, revestimento leve e flexível que atua como isolante térmico e aumenta a superfície da asa, ajudando na sustentação das aves voadoras.
• A fecundação é interna, e os embriões desenvolvem-se dentro de ovos.
A grande variedade de bicos das aves está relacionada à especialização quanto ao tipo de alimento que consomem. Os bicos e as garras são as estruturas usadas pela maioria das espécies – sejam elas aves carnívoras, herbívoras, onívoras – para capturar o seu alimento.
1 | Os papagaios, as araras, as maracanãs e as maritacas, por exemplo, são comedores de frutos, grãos e castanhas. Essas aves usam os pés para segurar o alimento, enquanto a parte superior curva do bico é usada para arrancar a parte mole dos frutos. A parte inferior do bico é mais forte e é usada para quebrar as cascas dos grãos duros ou das castanhas.
Destaque que os diferentes formatos de bicos das aves têm relação com as especializações alimentares. O bico de algumas espécies de aves granívoras, como o canário, tem bordas cortantes com as quais descascam sementes. Já o bico achatado dos patos e os flamingos tem uma estrutura interna semelhante a um filtro que separa o alimento da água. Se julgar oportuno, explique que, quando os beija-flores inserem o bico no interior da flor, muitas vezes o bico ou a cabeça ficam impregnados de pólen. Quando esse pólen é carregado até outra flor, esta gera novos frutos e sementes. Portanto, os beija-flores contribuem para a polinização de muitas espécies de plantas.
2 | O caracará é um falcão encontrado em todas as regiões do Brasil. Essa ave de rapina mata a presa com suas garras afiadas e bicadas vigorosas. Alimenta-se de pequenos inverte brados (caracóis, minhocas e aranhas) e vertebrados (lagartixas, serpentes, e outras aves), além de polpa de frutas e sementes. Outros nomes populares dessa espécie são: gavião-de-quei mada, carancho, carcará e caracaraí.
Leia o texto a seguir.
Conservação de aves no Brasil [...]
O Brasil possui uma das mais ricas avifaunas do mundo, com as estimativas recentes variando entre 1 696 e 1 731 espécies. Cerca de 10% (193 táxons) dessas estão ameaçadas. A Amazônia apresenta o maior número de espécies, seguida pela Mata Atlântica e o Cerrado; entretanto, a maioria das espécies endêmicas do Brasil é encontrada na Mata Atlântica, especialmente nas terras baixas do litoral Sudeste e no Nordeste. O Cerrado possui o segundo maior número de espécies ameaçadas. A perda, degradação e fragmentação de hábitats e a caça – especialmente para o comércio ilegal –são as principais ameaças às aves brasileiras. [...]
MARINI, M. Â.; GARCIA, F. I. Conservação de aves no Brasil. Brasília, DF: Universidade de Brasília, 2005. Disponível em: https://www.researchgate.net/profile/ Miguel-Marini/publication/268975009_ Conservacao_de_aves_no_Brasil/ links/5564b0bb08aec4b0f4859002/ Conservacao-de-aves-no-Brasil.pdf. Acesso em: 14 junho 2022. Quais são as aves mais comuns ou as características da região em que a escola está localizada? Faça uma pesquisa a respeito do tema e apresente-a para a turma. A exibição de imagens das aves pesquisadas pode ilustrar sua aula.
3 | Os colhereiros e flamingos filtram o leito de lagoas para capturar seu alimento. Essas aves alimentam-se de minhocas aquáticas (anelídeos), larvas de insetos, caracóis, caranguejos, camarões, pequenos peixes etc. O tipo de alimento que elas consomem determina a coloração de suas penas. Ambas as espécies têm bico achatado, próprio para filtrar a lama de lagoas e rios calmos. O flamingo é conhecido também como ganso-cor-de-rosa, maranhão e flamingo-grande. Os colhereiros são chamados, ainda, de ajajá.
4 | Com a ponta da língua, os pica-paus conseguem espetar o inseto e retirá-lo do tronco de uma árvore. Alimentam-se de larvas e insetos adultos. Pica-paus são encontrados, principalmente, nas regiões Norte, Nordeste, Sudeste e Centro-Oeste do Brasil.
5 | Os beija-flores são aves capazes de pairar no ar enquanto se alimentam de pequenos insetos e, principalmente, do néctar das flores. Com seu bico e língua longos conseguem alimento em flores tubulares. Essas aves desempenham um papel muito importante na natureza, pois são responsáveis pela polinização de muitas plantas. É a única ave que paira no ar e consegue voar para trás, para cima, para baixo e para os lados. São também conhecidos por: colibri, cuitelo, chupa-flor, pica-flor, chupa-mel, guanambi, guinumbi e guainumbi.
As aves e a dispersão de sementes Muitas aves favorecem a dispersão de várias espécies de plantas ao alimentar-se da polpa que fica ao redor de sementes. A polpa é digerida, e as aves, ao defecar, espalham as sementes pela região. Em outros casos, como mostram os vídeos indicados a seguir, os frutos ingeridos são esmagados na moela e as sementes, regurgitadas pelo pássaro. Assista aos vídeos acessando os links:
• http://www.ra-bugio.org.br/ver_especie.php?id=124 (acesso em: 9 jul. 2022) – veja, especialmente, Chiroxiphia caudata regurgitando semente
• http://www.ra-bugio.org.br/ver_especie.php?id=116 (acesso em: 9 jul. 2022) – veja, especialmente, Sabiá-preto regurgitando semente de palmito.
1 | Você acha que as sementes duras de palmeiras, como o palmito-juçara e o açaí, podem ser dispersas por aves no ambiente? Justifique. Resposta pessoal.
A sobrevivência de muitas espécies de aves depende do seu modo de vida e das características do ambiente em que vivem.
A maioria das aves voa, o que lhes garante grande capacidade de locomoção. Além disso, muitas podem andar, correr, nadar e saltar.
Os pinguins são excelentes mergulhadores e nadadores. As asas dessas aves têm a forma de uma nadadeira e são fundamentais para o nado subaquático.
A capacidade de voar das aves está relacionada à sua forma aerodinâmica, determinada pelas penas, à presença de ossos mais leves e aos músculos peitorais bastante desenvolvidos.
As penas responsáveis pelo voo estão localizadas na cauda e nas asas desse animal: são longas, resistentes e flexíveis. O controle do voo é possível graças a alterações da abertura, da forma e da posição das asas em relação ao corpo.
A casca dura da semente não é danificada ao passar pelo sistema digestório da ave mostrada no vídeo e germinará longe da planta que a produziu, ou seja, no local em que a ave defecar ou regurgitar. No caso do palmito, a dispersão da semente ocorre por regurgitação, ou seja, ela não passa por todo o sistema digestório da ave.
Aproveite outros vídeos disponíveis no site para chamar a atenção dos estudantes para os diferentes tipos de bico dos pássaros. Você pode fazer uma seleção deles e apresentá-la para a turma.
Observe a ilustração desta página. Há dois grandes grupos musculares localizados no peito das aves, os “elevadores” e os “depressores”, que ligam os ossos das asas ao esterno.
Nas aves voadoras, esses músculos são hipertrofiados.
Para levantar as asas (figura A), o músculo peitoral interno se contrai enquanto, antagonicamente, o músculo peitoral externo relaxa. De maneira oposta, para abaixar as asas (figura B), o músculo peitoral interno relaxa, enquanto o músculo peitoral externo se contrai.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
Observe o esquema abaixo, que mostra a posição dos músculos peitorais de uma ave voadora. Note que, quando a asa abaixa, os músculos peitorais externos se contraem.
osso da asa
AB músculo peitoral interno músculo peitoral externo osso externo
Representação dos músculos que movimentam as asas das aves. No momento A, os músculos internos contraem-se (setas amarelas) e os externos relaxam, fazendo com que as asas se levantem (setas azuis). No momento B, os músculos externos contraem-se (setas amarelas) e os internos relaxam, fazendo com que as asas se abaixem (setas azuis).
Algumas espécies de aves que não voam são boas corredoras, como as emas, os avestruzes e os emus, que têm asas curtas e pernas fortes e compridas.
Os papagaios e as araras vivem empoleirados e muito raramente vão para o chão. O bico auxilia-os na locomoção, pois é usado por eles para se agarrar aos galhos mais finos e escalar as árvores.
A ema (Rhea americana) é encontrada em vários países da América do Sul. No Brasil, é comum encontrá-la nos estados de Mato Grosso, Tocantins e Bahia.
O papagaio (Amazona aestiva) é encontrado nos estados das regiões Nordeste e no Centro-Oeste.
Patos, cisnes, flamingos e marrecos têm uma membrana entre os dedos que lhes permite nadar na superfície da água. Entre as adaptações ao nado, essas aves têm uma plumagem mais volumosa, que ajuda na capacidade de flutuação e no isolamento térmico do animal, e uma glândula uropigial, que produz óleo para aumentar a impermeabilidade das penas.
A ave conhecida como jaçanã tem dedos longos que aumentam sua área de apoio quando anda sobre áreas lamacentas e folhas de plantas aquáticas flutuantes. Dessa forma, ela não afunda com facilidade.
Explore as imagens chamando a atenção dos estudantes para as características adaptativas destas aves. Procure em revistas, livros ou na internet imagens de outras espécies de aves que tenham alguma característica que as tornam bem adaptada ao ambiente em que vivem. Dê preferência para aves que existem na sua região.
Exiba aos estudantes o resultado de sua pesquisa.
Aves como pombas e rolinhas andam pelos gramados ou outro tipo de vegetação rasteira em busca de sementes, pequenos insetos ou larvas de insetos. Gralhas e tico-ticos caminham aos saltos. As aves saltadoras geralmente têm pernas frágeis e são excelentes voadoras.
O comportamento sexual das aves é uma adaptação evolutiva. As fêmeas de muitas aves precisam se tornar receptivas para o acasalamento. Para isso, os machos de cada espécie apresentam determinados comportamentos, por exemplo, tornam-se agressivo durante o período do acasalamento para expulsar outros machos que invadam sua área. Além disso, dançam mostrando a plumagem e emitem sons (cantar) mais complexos durante esse período.
Assita ao vídeo “Redes: Pássaros do Paraíso” (4m20s) em: https:// www.youtube.com/watch?v=ppyp_
G8hzIM (acesso em: 9 jun. 2022).
Ele fala da diversidade de aves na Ilha de Nova Guiné. As aves conhecidas como pássaros do paraíso que vivem nessa ilha são altamente diversificadas visualmente e as estratégias de conquista de parceiro sexual são surpreendentes.
O comportamento sexual das aves durante a corte varia muito de espécie para espécie.
Cópula: o mesmo que acasalamento; ato de união do macho e da fêmea da mesma espécie animal com a finalidade de reprodução.
Corte: tipo de comportamento pelo qual o animal produz estímulos para atrair o sexo oposto para o acasalamento.
A exposição de penas coloridas, o canto e o movimento exibicionista de manobras no ar ou no solo, por exemplo, têm a função de atrair as fêmeas, as quais se acasalam com o macho que apresenta determinadas características físicas e comportamentais durante a corte.
Em muitas espécies de aves, somente o macho canta no período de reprodução. O canto é um comportamento aprendido e consiste em uma série de sons emitidos sequencialmente. A emissão do canto permite às outras aves identificar o sexo da ave e o território que ela ocupa.
Após a cópula, a fêmea faz a postura dos ovos em local protegido, onde serão incubados. A postura pode ser feita no orifício de uma árvore, em um ninho, em um buraco, em uma encosta ou em um ninhal, onde muitos indivíduos da mesma espécie reúnem-se para chocar seus ovos, formando uma colônia.
A maioria das aves constrói o próprio ninho. Existem, porém, espécies que não constroem ninhos e botam seus ovos nos ninhos de outra espécie, que se encarrega de cuidar dos filhotes que não são seus. Esse é o caso do chupim.
Existem muitos tipos de ninho, desde simples cavidades rasas no solo até estruturas complexas formadas por gravetos, penas, folhas e outros materiais. Os ninhos protegem os ovos e os filhotes dos predadores, da chuva, do frio e do calor.
As cascas dos ovos de aves são rígidas, compostas basicamente de carbonato de cálcio. Elas evitam a perda de água, mas têm poros que permitem a troca de gases (gás carbônico e gás oxigênio, por exemplo) entre o embrião que está sendo incubado e o ambiente.
A temperatura de incubação dos ovos é mantida entre 33 °C e 37 °C, embora alguns ovos possam resistir a períodos frios quando os adultos saem em busca de alimento. A fonte de calor necessária para a incubação
dos ovos é proveniente dos corpos do macho e da fêmea, ou de somente um dos dois.
Depois da eclosão, os filhotes são protegidos e alimentados por pelo menos um dos pais até que sejam capazes de voar e sobreviver sozinhos.
A proteção e o cuidado com os filhotes são comportamentos comuns à maioria das aves.
O cuidado com os filhotes Leia o texto “Como se reproduzem e como são os ninhos?”. A leitura do texto lhe dará elementos para trabalhar os temas “nidificação” e “cuidado com a prole” com mais profundidade e servirá para tirar as dúvidas e sanar as curiosidades dos estudantes. Para encontrá-lo, consulte o link: http://www2.ibb. unesp.br/Museu_Escola/Ensino_ Fundamental/Animais_JD_Botanico/ aves/aves_biologia_geral_ninhos. htm (acesso em: 9 jun. 2022).
Pergunte aos estudantes se eles já observaram as aves que habitam nas regiões mais próximas de onde eles moram ou estudam. Como eles poderiam atrair aves para a observação de suas características físicas e de seu comportamento em ambiente natural?
As aves são animais de muita beleza e de hábitos muito variados. Nesta atividade, o objetivo é atrair aves e observá-las detalhadamente. Para isso, os estudantes devem escolher um local no qual eles possam observá-los em diferentes horários do dia.
Para que eles possam desenvolver uma boa atividade de observação e ter uma experiência positiva, deixe bem claro as orientações a seguir.
• Não tentar pegar as aves.
• Não importunar as aves, particularmente se estiverem no ninho, chocando os ovos ou cuidando dos filhotes.
• Não coletar nem manusear ninhos, ovos ou filhotes.
• Se encontrar um filhote no solo, deixá-lo sozinho, pois um de seus pais deve estar nas proximidades.
Golfinhos e peixes-boi não são peixes. Explique que os mamíferos aquáticos esguicham ar e não água. O ar quente e úmido, ao encontrar o ar mais frio da atmosfera, condensa, criando pequenas gotas de água. Esses animais aquáticos utilizam os pulmões para respirar e, periodicamente, precisam subir à superfície para pegar e soltar o ar pelas narinas (espiráculos) situadas na parte dorsal da cabeça.
Uma das classes de cordados são os mamíferos. Eles são encontrados em todos os ambientes do planeta, do Polo Sul ao Polo Norte, do cume das montanhas à imensidão dos mares. Camundongos, morcegos, gatos, cachorros, cavalos, onças, lobos, camelos, golfinhos, baleias, tamanduás, preguiças, ursos, elefantes e seres humanos, além de outras espécies.
Assim como as aves e os répteis, todos os mamíferos respiram ar atmosférico e apresentam fecundação interna.
Há uma grande diversidade de mamíferos. Alguns têm asas e voam; outros estão bem adaptados à vida na copa das árvores; outros, ainda, têm adaptações para a vida dentro da água.
Golfinhos (A) e peixe-boi (B), são mamíferos aquáticos.
1 | Os golfinhos, baleias e peixes-boi respiram o gás oxigênio que está dissolvido na água? Não. Esses animais são mamíferos, portanto, têm pulmões e respiram o ar atmosférico.
Os mamíferos diferenciam-se dos outros cordados pelo fato de os filhotes serem alimentados com o leite produzido pelas glândulas mamárias da fêmea. O número de mamas em cada espécie está relacionado ao número de filhotes por ninhada, variando de um par até 12 pares. Geralmente, cada glândula mamária é formada por pequenos tubos que desembocam em regiões elevadas da pele, chamadas aréolas da mama, pelas quais os filhotes sugam o leite. A fêmea do ornitorrinco é um dos mamíferos que não tem mama. Suas glândulas mamárias liberam leite na região abdominal, que, então, é lambido pelo filhote.
Além das glândulas mamárias, as estruturas a seguir são encontradas somente em mamíferos.
• Glândulas sudoríferas: eliminam suor pela superfície da pele. Muitas espécies, entre elas o ser humano, têm milhões delas espalhadas por todo o corpo; outras as têm apenas nas solas dos pés ou no focinho. Baleias, focas, golfinhos e peixes-boi são mamíferos que não têm esse tipo de glândula.
• Glândulas sebáceas: secretam óleo na base dos pelos, evitando o ressecamento excessivo da pele do animal, principalmente nas áreas onde ela é mais fina.
Existem muitas particularidades no grupo dos mamíferos, algumas são bastante curiosas. O texto a seguir traz um aspecto da vida dos elefantes.
A lógica do zoológico
[...] Pelo menos em um aspecto os elefantes são iguais aos seres humanos: seu corpo precisa estar sempre a 36 ºC, calor gerado pelas reações químicas em seu organismo. A diferença monstruosa é que, no caso dos trombudos, essa calefação natural vem de 7 toneladas de células. Somada ao clima tórrido das savanas africanas, ela facilmente levaria ao superaquecimento. Assim, fica fácil entender por que o couro do animal é todo careca: possuir pelos, cuja função essencial é esquentar o corpo, não seria uma boa ideia. Isso explica também o tamanho das orelhas e o fato de serem repletas de vasos sanguíneos. Elas funcionam como o radiador de um carro: ao serem abanadas, o sangue que por elas circula perde calor para o ambiente e retorna mais frio para o corpo. [...]
Fonte: KENSKI, Rafael. A lógica do zoológico. Superinteressante, São Paulo, out. 2001. Mundo animal. Disponível em: http:// super.abril.com.br/mundo-animal/logicazoologico-442410.shtml. Acesso em: 13 jun. 2022.
A pelo dos mamíferos é bem diferentes entre si. Mostre fotos ou vídeos de mamíferos como peixe-boi, elefantes, rinocerontes, tatus etc. que têm características adaptativas relacionadas à pele, à respiração, ao modo e à identificação de estímulos ambientais, à proteção contra intempéries, entre outras. Por exemplo, algumas peles são bem resistentes e têm poucos pelos, quando comparadas às de outros mamíferos.
Assista a dois vídeos: um chamase “Peixe-boi: guardião das águas amazônicas”, que pode ser visto em: https://www.mamiraua.org.br/ gp-mamaq (acesso em: 13 jun. 2022), e o outro, “Animais Africanos”, que está em: https://www.youtube.com/ watch?v=SZJRNCIt6Io (acesso em: 13 jun. 2022).
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
• Pelos: desempenham várias funções, entre elas: proteção térmica; proteção mecânica; percepção tátil, como as vibrissas (“bigode”) dos gatos; e proteção contra predadores, como os pelos duros dos porcos-espinho.
glândula sebácea
glândula sudorífera raiz do pelo
As áreas da pele sujeitas ao atrito e à pressão podem ficar muito espessas, como as plantas dos pés e as palmas das mãos de seres humanos e macacos e os joelhos de camelos e javalis africanos. Essas regiões geralmente não têm pelos.
A pele de muitos mamíferos tem, ainda, escamas ou um espessamento em algumas áreas do corpo. A cauda da cuíca-graciosa e dos roedores é recoberta por escamas córneas, assim como a carapaça do tatu-bola.
1 | Como você acha que escamas córneas podem ajudar o tatu-bola a sobreviver?
As escamas córneas são estruturas que ajudam a preservar a integridade da pele do animal, evitando o atrito com pedras, areia, troncos de árvores etc.
Os mamíferos, assim como as aves, mantêm a temperatura interna de seu corpo entre 36 °C e 40 °C. Cada espécie tem uma temperatura interna definida. A temperatura média do corpo das aves, equivalente a 40 °C, é superior à dos mamíferos, cuja média é de 37 °C.
A temperatura do corpo de aves e mamíferos é mantida graças à energia proveniente de processos metabólicos internos, os quais exigem o consumo de muito alimento.
O alimento fornece a energia necessária para as atividades do organismo, inclusive para a manutenção da temperatura corporal. Logo após o nascimento, os filhotes são alimentados com o leite produzido pela mãe. À medida que crescem, sua dieta vai mudando e novos alimentos vão sendo introduzidos.
A maioria dos mamíferos tem duas dentições durante a vida. A primeira é substituída ao longo do crescimento e simultaneamente à mudança de alimentação do animal.
De acordo com seu hábito alimentar, os mamíferos podem ser herbívoros, carnívoros ou onívoros. O formato e a disposição dos dentes de um mamífero indicam o hábito alimentar da espécie.
O alimento vegetal, principalmente folhas, é abundante, mas o conteúdo proteico de caules e folhas é menor do que o de tecidos animais. Além disso, as células vegetais estão envolvidas por uma parede formada de celulose e não existem animais capazes de digerir essa substância. Como, então, animais grandes como os bois conseguem sobreviver comendo apenas folhas de vegetais?
Os mamíferos chamados ruminantes –, como bois, camelos, carneiros, lhamas, entre outros –, são exemplos de organismos que conseguem aproveitar a celulose das plantas por eles ingeridas devido a uma associação com seres microscópicos (bactérias e protistas), presentes em seu sistema digestório, que digerem a celulose. O estômago e a dentição desses ruminantes estão adaptados a essa condição alimentar.
Os dentes anteriores cortam, e os posteriores, achatados, trituram a massa vegetal muito bem, antes de
Mamíferos herbívoros
Os animais não têm enzimas capazes de digerir a celulose, que está na parede celular das células vegetais. Esse carboidrato, embora formado por unidades de glicose, não é fonte de energia para os animais que o ingerem. As exceções são alguns insetos, algumas aves e alguns mamíferos, que fazem simbiose (mutualismo) com protozoários e bactérias. Eles têm enzimas que atuam para que a celulose seja digerida.
A reconstrução de ambientes de milhões de anos atrás é feita em museus e em centros de pesquisa. Muitas pessoas perguntam: É possível saber como era o ambiente frequentado pelos animais daquela época e como eles se alimentavam? É possível saber se o animal era carnívoro ou onívoro?
Os registros fósseis dão as pistas de que precisamos para montar o quebra-cabeça. Entre os elementos fossilíferos que contribuem para a formação dos cenários, estão fósseis de partes duras, conchas, dentes, ossos, escamas, restos de fezes, garras, bicos, caules de gimnospermas e angiospermas, grãos de pólen, entre outros.
ser engolida. O estômago dos ruminantes é dividido em compartimentos. Um deles, o rúmen, comporta-se como uma bolsa de criação de microrganismos que digerem a celulose ingerida. Os nutrientes resultantes dessa digestão são aproveitados pelo ruminante.
Outros mamíferos exclusivamente herbívoros, como cavalos, rinocerontes, elefantes e antas, têm uma estrutura intestinal localizada onde o intestino delgado une-se com o grosso, chamada ceco. A massa vegetal processada no intestino delgado fica retida no ceco até que os microrganismos façam a digestão da celulose que foi ingerida, melhorando a nutrição do animal.
Os herbívoros alimentam-se também de grãos, que têm um teor de proteína e de óleo maior do que o das folhas; por isso, são importantes fornecedores de nutrientes e energia para esses animais.
Representação do sistema digestório dos ruminantes. O estômago de ruminantes tem quatro compartimentos: o rúmen, retículo, omaso e abomaso.
Os dentes dos mamíferos carnívoros são afiados de tal forma que permitem ao animal arrancar ou cortar pedaços da carne da sua presa. O pedaço é engolido sem muita mastigação e digerido no estômago e no intestino delgado. Alguns carnívoros conseguem capturar presas muito grandes, como herbívoros que pastam. Hienas e lobos caçam em bando e atuam cooperativamente no desgaste físico da sua vítima, que é atacada geralmente após estar exausta.
Os seres vivos cuja dieta é composta de alimentos vegetais e animais são chamados de onívoros. São exemplos: o porco, o urso e o macaco.
Os dentes anteriores dos mamíferos onívoros têm a capacidade de cortar e perfurar os alimentos ingeridos. Os dentes posteriores, apesar de não serem tão achatados como os dos herbívoros, são capazes de moer carne, frutos, sementes e raízes, o que facilita a digestão.
Que estrutura dura de mamíferos pode ser fossilizada?
Assista ao vídeo disponível no link : http://eaulas.usp.br/portal/video.action?idItem=1855 (entre os minutos 6 e 10). Acesso em: 31 jul. 2022.
Externamente, os dentes dos mamíferos são revestidos de esmalte, substância mais dura e mais resistente ao atrito que qualquer outra estrutura animal. A dentina, que fica entre o esmalte e a polpa, é uma substância mais dura que o osso. A polpa é um tecido vivo composto de vasos sanguíneos, nervos e células.
Graças ao esmalte, o dente é a estrutura mais preservada após a morte do mamífero, por isso é a que tem mais chance de se fossilizar.
Alguns mamíferos não têm dentes, como o tamanduá-bandeira, que usa sua língua longa e pegajosa para capturar cupins e formigas.
1 | Por que o hábito alimentar dos mamíferos fósseis é uma informação relativamente fácil de ser obtida? Porque os dentes são estruturas rígidas e resistentes, o que os torna mais bem preservados em um fóssil, e, por meio deles, podemos inferir qual é o tipo de alimentação do animal.
É muito difícil encontrar fósseis de alguns grupos de seres vivos. Aqueles que não têm partes rígidas, como as águas-vivas, esponjas, vermes, minhocas, entre outros, dificilmente fossilizam. Por outro lado, seres vivos que têm partes duras, como o tronco de árvores, conchas de caramujos, ossos, carapaças de artrópodes, escamas e dentes são os mais encontrados. Isso significa que os registros de uma parte da história geológica da vida não são tão acessíveis como outros.
Destaque que existem basicamente três tipos de mamíferos, considerando a reprodução. Nos monotremados, os filhotes nascem de ovos e depois são alimentados com leite materno.
Atente para os filhotes do marsúpio cuica próximos à região das mamas da mãe. Após o nascimento, eles permanecem várias semanas no marsúpio até completarem o desenvolvimento.
Nos mamíferos placentários, a placenta permite ao embrião respirar e nutrir-se pelo sangue da mãe.
Embora todos os mamíferos tenham fecundação interna, nem todos têm o mesmo tipo de desenvolvimento do embrião. Veja o infográfico a seguir. Desenvolvimento dos mamíferos
Mamíferos ovíparos
Há um grupo de mamíferos ovíparos, o dos monotremados, cujos embriões desenvolvem-se dentro de um ovo. É o caso do ornitorrinco e da equidna. As poucas espécies atuais desse grupo vivem na Austrália e na Nova Guiné. As fêmeas produzem ovos que ficam incubados em ninhos. Para nascer, os filhotes rompem a casca do ovo da mesma forma que as aves. Os monotremados têm dentes e pelos e produzem leite, o que os coloca entre os mamíferos.
Mamíferos marsupiais
Na Austrália e no continente americano, vivem cerca de 250 espécies de mamíferos cujos filhotes nascem muito pequenos e completam seu desenvolvimento dentro de uma bolsa, o marsúpio. Cangurus, coalas, gambás e cuícas são exemplos de animais desse grupo, o dos marsupiais. Os embriões passam por um período muito curto de gestação e os filhotes nascem muito pequenos. Após o nascimento, eles se arrastam até a bolsa marsupial, onde são alimentados com o leite da fêmea e ficam protegidos até completar seu desenvolvimento.
Mamíferos placentários
Nas demais espécies de mamíferos –, como cães, macacos, tamanduás, bois, morcegos, coelhos, entre outros –, os embriões desenvolvem-se dentro do útero da fêmea e são nutridos pela placenta, tecido que se forma na parede do útero. Os filhotes de mamíferos placentários nascem muito mais desenvolvidos do que os filhotes dos marsupiais e têm mais chances de sobreviver. Os recém-nascidos de algumas espécies já nascem prontos para correr ou nadar.
142 UNIDADE 2 — Vida e evolução
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
Os filhotes de mamíferos são protegidos pela mãe e, em muitos casos, também pelo pai, até que consigam alimentar-se e defender-se por conta própria.
Muitas espécies vivem em grupos que estabelecem relações complexas entre seus membros. A socialização de mamíferos em manadas e bandos é uma estratégia cooperativa para obtenção de alimento, defesa contra predadores e proteção dos filhotes e das fêmeas recém-paridas. Muitos herbívoros atuam dessa forma, particularmente os da savana africana, como gnus, zebras e elefantes.
O objetivo desta atividade é aprofundar os conhecimentos sobre as aves e mamíferos. Incentive os estudantes a buscar informações além das espécies citadas neste capítulo, ampliando seu repertório. O foco da pesquisa é conhecer algumas aves e mamíferos que estão ameaçados de extinção. Se possível, peça-lhes que deem preferência para animais que vivem nas proximidades da sua comunidade.
Oriente-os para que citem sempre a fonte da pesquisa, de acordo com a Lei dos Direitos Autorais, incluindo as imagens que serão utilizadas, que podem ser de uso livres ou precisar que o direito de uso de cada uma delas seja autorizado pelos seus autores. Os resultados das pesquisas devem ser registrados em um programa aberto de criação e edição de imagens e texto.
Ao final, promova uma apresentação coletiva em ambiente virtual. Nesse momento, sua intervenção será importantíssima para que eles compreendam as características desses animais pesquisados.
Pesquisa
Aves e mamíferos em extinção
Neste capítulo, você conheceu vários aspectos e características de aves e mamíferos, mas ainda pode descobrir inúmeras curiosidades sobre a vida desses animais. Há excelentes sites de Biologia que fornecem informações interessantes sobre eles. Entretanto, muitas espécies estão ameaçadas de extinção e precisam de ações que possam ajudar a preservá-las e aos ambientes em que vivem. Pesquise cinco espécies de aves e cinco de mamíferos que estão ameaçados de extinção no Brasil e faça um relatório sobre eles. Lembre-se de ilustrá-lo com imagens dos animais pesquisados e de indicar as fontes consultadas. Orientações no Manual do Professor.
Instigue o senso crítico dos estudantes, levando-os a observar e a constatar a veracidade das informações colhidas, as imagens que ilustram cada texto e a estética do ambiente virtual.
Para trabalhar com os estudantes a importância da preservação da biodiversidade, sugerimos que consulte o PDF “Investigando a biodiversidade: guia de apoio aos educadores do Brasil”, da WWF-Brasil, em: https://www.wwf. org.br/?25082/Investigando-aBiodiversidade-guia-de-apoio-aoseducadores-do-Brasil (acesso em: 9 jun. 2022).
O livro organizado pelas ONGs Conservação Internacional, WWF-Brasil e Instituto Supereco contém propostas que auxiliam os professores a tratar em sala de aula de assuntos relacionados à importância da biodiversidade e à conservação ambiental.
1. a) Porque o coelho é o símboloda Páscoa e atribui-se a ele a posturade ovos de chocolate. Para o coelho,a imagem mais “simpática” é a dele, e não a do ornitorrinco.
4. Nós somos mamíferos onívoros. Não conseguiríamos atender às nossas necessidades energéticas comendo apenas folhas, porque elas têm poucos nutrientes úteis (proteínas, óleos e açúcares). Além disso, a celulose, substância que não digerimos, é um dos principais componentes que formam as folhas.
1 | Analise a charge para responder aos itens a e b
a. Por que o coelho diz ao ornitorrinco que ele não tem uma imagem muito comercial?
b. O coelho está certo ao dizer que o ornitorrinco é o único mamífero que bota ovos?
Não, além do ornitorrinco, há mais cinco espécies de equidnas que botam ovos.
2 | Por que a equidna e o ornitorrinco são considerados mamíferos se eles botam ovos e fazem ninhos, como os répteis e as aves? Esses animais são considerados mamíferos, apesar de botarem ovos, porque alimentam seus filhotes com o leite que produzem em suas glândulas mamárias.
3 | Analise as imagens a seguir.
Cite duas características que distinguem o lobo-guará do sabiá.
4 | Tendo em vista os alimentos que compõem nossa dieta, somos considerados mamíferos herbívoros, carnívoros ou onívoros? Você acha que nossas necessidades energéticas seriam atendidas se comêssemos apenas folhas? Justifique sua resposta.
144 UNIDADE 2 — Vida e evolução
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
Até o final do século XVIII, não se considerava a possibilidade da existência de seres vivos diferentes dos que viviam naquela época. Com a descoberta dos fósseis, as explicações sobre a surgimento e a extinção de espécies tiveram de ser modificadas.
O fixismo dizia que as espécies não se modificavam ao longo do tempo, isto é, elas têm a mesma forma desde a sua criação, são imutáveis. Isso porque não eram perceptíveis variações nas plantas e nos animais observados no período de um ano ou de algumas gerações.
O fixismo é um bom assunto para começar essa conversa com os estudantes, porque é provável que alguns pensem que os seres vivos não mudam ao longo do tempo. Explore as respostas que serão dadas e explique que a ciência mudou sua forma de explicar a diversidade biológica ao longo do tempo. A ciência é alterada quando surgem novas descobertas ou quando novas teorias são desenvolvidas.
Como o fixismo (teoria da criação) explicava os fósseis de animais extintos, como os dinossauros? Os fósseis sugerem que a Terra havia sido povoada por seres extintos. Uma espécie extinta poderia ter sido também criada separadamente, assim como qualquer espécie atual. Havia períodos nos quais as espécies se originavam, porém, algumas delas se extinguiram, ou seja, havia ciclos de extinção seguidos de ciclos de criação. Catástrofes localizadas destruíam a fauna e a flora de uma determinada área, que depois era povoado por seres vivos de outras regiões ou novas formas de seres vivos eram criadas ali.
1 | Como o fixismo explicaria as características adaptativas das aves, descritas anteriormente no capítulo? Resposta no Manual do Professor.
2 | Como o fixismo explicaria a existência de fósseis (marcas e restos de seres vivos de épocas passadas)? Resposta no Manual do Professor.
tempo Para os
O francês Jean-Baptiste Pierre Antoine de Monet (1744-1829), que herdou do pai o título de cavaleiro de Lamarck, está entre os grandes estudiosos que buscou elucidar as mudanças das espécies ao longo dos tempos.
A teoria evolutiva de Lamarck baseia-se nos quatro importantes princípios a seguir.
1. Para o fixismo, as aves foram criadas para o ambiente em que vivem e suas características não se modificaram desde então. As espécies são imutáveis.
2. Para a teoria da criação, a existência de fósseis de seres vivos que não vivem atualmente indica que, em alguns períodos, catástrofes provocaram a morte desses seres. O fato de não serem encontrados fósseis de animais atuais indica que, após uma catástrofe de extinção, ocorre um ciclo de criação de novos tipos de ser vivo.
Expansão repertório de
Ao discutir a teoria da evolução de Lamarck, chame a atenção para o fato de que a teoria da geração espontânea foi aceita por muitos dos melhores cientistas até o começo do século XX. Os experimentos de Louis Pasteur (criador do método de conservação de alimentos conhecido como pasteurização) tiveram um grande peso para o abandono da teoria da geração espontânea.
Os outros três princípios da teoria evolutiva de Lamarck devem ser tratados de maneira que os estudantes entendam o pensamento desse cientista e, ao mesmo tempo, critiquem cada um de seus princípios. As imagens da página ajudam-nos a entender o pensamento lamarckista.
a. Ocorrência de geração espontânea: no início do século XIX, Lamarck (e muitos outros naturalistas) defendia a hipótese de que, em condições específicas, a matéria inanimada poderia gerar formas simples de vida que progrediriam para estágios mais complexos ao longo do tempo.
b. Adaptação ao ambiente por uso e desuso: como muitos de sua época, Lamarck concordava com a ideia de que o uso continuado de um órgão tenderia a desenvolvê-lo, enquanto seu desuso causaria sua redução. Alguns exemplos eram as toupeiras, que não usam o sentido da visão, e as aves mantidas em cativeiro, que perdem a capacidade de voar.
c. Herança dos caracteres adquiridos: Lamarck defendia a ideia de que os descendentes herdariam as modificações adquiridas (ou perdidas) por seus ancestrais. A ideia da herança dos caracteres adquiridos era amplamente difundida entre os intelectuais dos séculos XVIII e XIX.
d. Aumento da complexidade e progresso: a diversidade biológica seria resultado de diferentes eventos de geração espontânea. Conforme se adaptavam ao ambiente, os seres vivos progrediriam em uma escala crescente de complexidade em direção à perfeição.
seres vivos simples seres vivos complexos tempo
Prole – herança dos caracteres adquiridos
Lamarck tentava relacionar as características dos seres vivos com as dos fósseis conhecidos. Para ele, as diferenças observadas entre o ser vivente e os fósseis resultavam das transformações ocorridas. Se uma espécie fóssil não correspondesse a nenhum organismo vivo já estudado, ele achava que fósseis intermediários seriam descobertos, evidenciando assim que as transformações ocorriam em direção a uma espécie mais complexa e perfeita.
1 | Como a teoria evolutiva de Lamarck explicaria as características adaptativas das aves?
2 | Como Lamarck relacionava os fósseis e os seres vivos atuais?
Os registros fósseis indicam que o nosso planeta já foi habitado por muitas espécies diferentes daquelas que conhecemos hoje. Os restos e as marcas deixados por essas espécies revelam algumas de suas características e como viviam.
Os fósseis mais antigos de aves já encontrados, os da chamada Archaeopteryx (que significa “asa primitiva”), têm entre 150 e 200 milhões de anos. Os exemplares desses fósseis mostram uma grande semelhança dessas aves com os répteis. Apesar das semelhanças, os fósseis evidenciam que elas tinham bico com dentes, três dedos livres e asas com garras e penas, o que indica que eram voadoras.
Com poucos registros fósseis, ainda persistem dúvidas e controvérsias entre as teorias que explicam a evolução desse grupo animal.
Por isso, é possível que mudanças na explicação sobre a origem das aves ocorram, caso surjam novas descobertas com base em estudos comparativos entre as aves atuais e os fósseis de aves primitivas e de répteis.
Glossário
Controvérsia: debate; discussão entre pontos de vista diferentes.
Ao abordar a teoria evolutiva de Lamarck, é importante estar atento aos pontos comuns e divergentes em relação a outras teorias evolutivas, como a de Charles Darwin. Indicamos a leitura do artigo “A teoria evolutiva de Lamarck”, que aborda os principais conceitos presentes em suas ideias, permitindo uma abordagem mais coerente em sala de aula. Para isso, consulte: http:// docs.wixstatic.com/ugd/b703be_ a0cf618b662a4b54a4b4f0a1e4edc3a9. pdf (acesso em: 13 jun. 2022).
1. Para a teoria lamarckista, as adaptações das aves eram provocadas pela necessidade de elas alcançarem o alimento, fugirem de predadores, locomoverem-se no ambiente etc. As necessidades faziam com que os órgãos das aves fossem mais usados e, por isso, eles se desenvolveriam, enquanto as estruturas pouco usadas se atrofiariam. As características adquiridas pelos seres vivos se manteriam na geração seguinte, desde que ambos os parceiros as tivessem.
2. Os fósseis eram interpretados com base nos indícios de que as espécies modificavam-se (evolução) com o tempo e que as espécies desenvolviam-se em direção ao aumento da complexidade e da perfeição.
Alguns dos princípios de Lamarck para explicar as mudanças das espécies dialogam com as teorias evolutivas de outros pesquisadores, como Charles Darwin.
Os mamíferos surgiram no planeta há muito tempo, cerca de 230 milhões de anos. Quando analisamos o número de espécies de vertebrados viventes, percebemos que a maioria delas não é de mamíferos. Ao contrário, os mamíferos formam o menor grupo de vertebrados, com pouco mais de 5 500 espécies. Existem cerca de 30 000 espécies de peixes, 10 000 de aves, mais de 8 000 de répteis e 6 000 de anfíbios.
A teoria evolutiva desenvolvida por Charles Darwin está apresentada nas páginas 147 e 148. Faça uma discussão com a turma evidenciando as semelhanças e as diferenças entre a teoria darwiniana e a lamarckista.
Há aproximadamente 230 milhões de anos, quando surgiram os mamíferos, o planeta já era habitado por muitos vertebrados terrestres. Durante milhões de anos, os mamíferos primitivos conviveram com os grandes répteis e anfíbios.
O estudo de dentes e de crânios fósseis de mamíferos dessa época evidencia que os primeiros mamíferos, além de se alimentar de leite logo após o nascimento, eram carnívoros de pequeno porte. O mais antigo fóssil de mamífero conhecido, datado de 225 milhões de anos, não era superior a 10 cm de comprimento.
Com o passar do tempo, as espécies diversificaram-se. A estrutura dos dentes fósseis, com cerca de 200 milhões de anos, indica que também viviam naquela época espécies de mamíferos que comiam insetos, carne de outros vertebrados, sementes e outras partes de vegetais.
Em 1858, Charles Darwin (1809-1882) propôs uma explicação para a evolução das espécies. Com base em sua teoria evolutiva, conhecida como teoria da seleção natural, os cientistas explicam a enorme diversidade dos seres vivos.
Darwin reconhecia a importância do uso e desuso e a herança de caracteres adquiridos. Porém defendia que essas leis explicavam a origem das variações que sofreram a ação da seleção natural, diferentemente de Lamarck que acreditava que esses processos levariam à adaptação dos organismos aos seus ambientes.
A seleção natural diz que as modificações influenciadas pelo ambiente não são necessariamente progressivas. Elas influenciam na forma e na função de órgãos, acumulam-se em uma população, ocorrem ao longo de muito tempo e devem-se ao fato de os indivíduos que compõem uma população serem um pouco diferentes uns dos outros.
Entre essa variedade, alguns indivíduos de uma população estão mais bem adaptados às condições ambientais do que outros, por isso eles têm mais chances de sobreviver e deixar descendentes. Esses descendentes, por sua vez, podem herdar as características de seus pais. Assim, caso os descendentes mantenham essas características, também serão bem adaptados ao ambiente em que vivem.
Charles Darwin percebeu a relação entre as adaptações dos seres vivos ao ambiente e a seleção natural. Adaptação é o resultado do processo de seleção natural. Organismos mais adaptados têm determinadas características que lhes permitem se desenvolver, sobreviver e reproduzir com mais êxito do que aqueles menos adaptados. Em duplas, analisem a imagem a seguir.
Explore a imagem da página e peça aos estudantes que, em grupo, justifiquem qual das duas situações representa a teoria da seleção natural de Darwin. Você pode recolher as respostas dos grupos e considerá-las uma das avaliações do bimestre. Fique atento para a linguagem usada nas respostas, pois é comum o uso de palavras que indicam um pensamento lamarckista.
A sugestão de resposta a seguir ajudam a estabelecer um roteiro para a correção dos trabalhos dos grupos.
Resposta
2. A situação B representa a disputa pelo alimento entre girafas da mesma população pela teoria da seleção natural. O tamanho entre as girafas nessa população varia (quadro 1). As girafas mais altas conseguem se alimentar melhor e se reproduzem, deixando mais descendentes, enquanto as girafas que não alcançam as folhas mais altas da árvore não conseguem se alimentar direito e têm mais dificuldade de conseguir parceiros para o acasalamento (quadro 2). Depois de muitas gerações, a característica “mais altura” da girafa acaba se reproduzindo na maioria dos indivíduos da população.
1 | Qual das duas situações representa a teoria evolutiva de Charles Darwin?
2 | Interprete a imagem e descreva a situação que representa a teoria de Darwin.
Discuta com os estudantes que, antes da instalação de indústrias na região de Manchester, havia dois tipos de mariposas, sendo que as claras eram mais abundantes que as escuras. Os troncos onde as mariposas pousavam eram cobertos por liquens de cor clara, sem fuligens. Nessa situação, as mariposas claras passavam despercebidas de seus predadores e eram pouco predadas; por outro lado, acontecia o contrário com as mariposas escuras. Depois da instalação das indústrias, os troncos ficaram mais escuros devido à fuligem, e as mariposas claras passaram a ser mais predadas do que as escuras.
Até as primeiras décadas do século XIX, a forma mais comum da mariposa Biston betularia encontrada na região de Manchester – região da Inglaterra onde foram instaladas as primeiras indústrias – era a clara. Com o passar do tempo, o número de mariposas escuras foi aumentando em relação ao número de mariposas claras até se tornar mais de 90% da população das duas formas juntas, no começo do século XX.
Desde 1890, vários estudos procuram explicar quais fatores favoreceram a sobrevivência das mariposas escuras em uma área poluída como a de Manchester.
Um fator que favoreceu a seleção das mariposas escuras foi a ação de pássaros predadores. Após o período inicial de industrialização, a mariposa escura ficava camuflada no tronco das árvores com fuligem, protegidas do ataque dos pássaros, ao contrário da mariposa branca, que não passava despercebida dessas aves. Nessa condição, as mariposas escuras deixavam mais descendentes do que as claras.
A partir de 1956, houve redução da emissão de fuligem decorrente da queima de carvão nas indústrias, devido a um forte movimento pela diminuição da poluição atmosférica e à criação de leis antipoluição. A presença de mariposas escuras, então, diminuiu e a de claras voltou a aumentar.
Conclui-se que a alteração no número de mariposas escuras e claras está relacionada com a seleção promovida pela predação por pássaros e com a alteração ambiental causada pela poluição.
1 | Suponha que um indivíduo seja mais bem adaptado ao ambiente do que a maioria dos demais que formam essa população, mas ele não é capaz de se reproduzir. Nessas condições, a característica que permite a boa adaptação desse indivíduo ao ambiente contribuirá para a evolução da espécie? Justifique. O indivíduo não contribuirá para a evolução da espécie porque não deixará descendentes, ou seja, essa característica não passará para a próxima geração.
Darwin observou que o ser humano, quando busca aprimorar algumas características de plantas e animais de seu interesse, faz um tipo de seleção, que ele chamou de seleção artificial. Ele estudou a seleção artificial dos pombos europeus e mostrou que diversas variedades originaram-se de um ancestral comum, o pombo da rocha.
Os mecanismos de seleção natural atuam na frequência gênica das populações, conceito cuja formulação requer conhecimentos ainda não disponíveis para o aluno do Ensino Fundamental. Entretanto, é possível introduzir a ideia de que a seleção natural modifica a frequência dos indivíduos cujas características adaptativas são importantes, o que altera a composição das populações ao longo do tempo. As observações feitas nesta seção foram realizadas por J. Tutt no final do século XIX. Os resultados obtidos também foram verificados por outros pesquisadores no século XX, por meio de experimentos controlados e utilizando a mesma espécie de mariposa (Biston betularia), a qual apresenta duas variedades no ambiente: uma escura e outra clara. Os experimentos da década de 1950 realizados por Bernard Kettlewell e, na primeira década desse século (XXI), por Michael Majerus confirmaram o que havia sido registrado no final do século XIX.
Esse tipo de seleção ocorre quando o ser humano controla a reprodução dos indivíduos da população com as características desejáveis. Os animais e as plantas sem as características de interesse são impedidos de se reproduzir.
O senso comum sobre adaptação e evolução das espécies refere-se, muitas vezes, a mudanças que ocorreriam no “indivíduo”, sugerindo que o organismo sofreria alterações que o tornariam mais bem adaptado a determinada condição ambiental. Essa ideia prevaleceu entre as explicações científicas durante certo tempo. Lamarck explicava a evolução das espécies com base no uso e desuso de determinadas estruturas. Tal explicação pode representar um obstáculo à compreensão dos mecanismos e processos que fundamentam a teoria da evolução. Por essa razão, consideramos importante ressaltar que a modificação das espécies tem uma dimensão populacional em vez de individual.
Existem muitos casos que exemplificam a seleção artificial, aquela que é feita pelo ser humano. Espécies de plantas cultivadas para fins comerciais (ornamentais ou comestíveis) foram selecionadas durante muitos séculos pelos agricultores.
Peça aos estudantes que deem exemplos de espécies animais ou vegetais do seu convívio que foram selecionadas artificialmente.
O texto aborda programas de extermínio de espécies exóticas introduzidas. Verifique se os estudantes o compreenderam, pois, algumas partes podem dar margem a dúvidas. No trecho “pastaram até deixar a terra desnuda”, o autor quis dizer que os cabritos, ao serem introduzidos, eliminaram os produtores (pastagens), uma vez que eles não possuíam predadores na ilha, desequilibrando o ecossistema. O último parágrafo menciona outro programa de extermínio que não pôde ser concluído, pois grupos defensores dos direitos dos animais impediram a morte dos ratos.
Cada situação deve ser analisada antes de qualquer ação concreta. Por exemplo, em uma unidade de conservação, muitas vezes é necessário eliminar uma espécie invasora para proteger espécies nativas. Lembre-se de que, além dos animais, plantas exóticas e invasoras também podem ameaçar ecossistemas, como é o caso do capim-gordura. Ele invade extensas áreas do Cerrado, eliminando herbáceas e gramíneas nativas, que, muitas vezes, são recursos importantes para a sobrevivência de diversos animais nativos desse bioma.
Não há uma resposta correta a essa pergunta. O mais importante é que os estudantes pesquisem, obtenham informações confiáveis e debatam o tema.
Os estudantes aprenderam que a seleção natural influencia na evolução dos seres vivos ao escolher características das populações que melhor se adaptam a determinado ambiente. O ser humano observa características de alguns seres vivos com os quais tem contato e consegue manipular sua reprodução, como animais e plantas domesticados.
Um exemplo de seleção artificial de espécies domesticadas é a dos cães. Todas as raças de cães que conhecemos atualmente pertencem a uma única espécie, Canis familiaris, mas algumas são tão diferentes entre si que podemos pensar que se trata de espécies distintas.
Leia o texto a seguir, que relata uma prática usada em algumas ilhas para controlar ou mesmo eliminar populações de espécies exóticas introduzidas nesses locais pelo ser humano. Extermínio em curso no Pacífico
Quando os helicópteros surgem voando baixo, os cabritos montanheses param de pastar. Viram a cabeça em direção ao ruído antes de fugir. Com o corpo fora dos helicópteros, óculos escuros e rifles automáticos, fica fácil. Os cabritos rolam na relva. [...]
Milionários excêntricos caçando na África? Não, ecologistas financiados pela ONU [...] tentando preservar a biodiversidade da Ilha de Isabela (Galápagos), um dos mais importantes santuários ecológicos do planeta. O objetivo é exterminar 150 mil cabritos que infestam os 458 mil hectares da ilha. [...]
Na ausência de predadores, os cabritos levados para lá no século 19 pastaram até deixar a terra desnuda. Na Ilha de Laysan, no Havaí, coelhos extinguiram 26 espécies de plantas em 20 anos. No Arquipélago de Kerguelen, uma gata solta em 1950 e seus três filhotes geraram 3,5 mil descendentes que mataram milhões de aves.
Programas de extermínio, apesar de pouco divulgados, existem há décadas e, no ambiente restrito das ilhas, têm sido um sucesso. [...]
Nem tudo são flores. Quando os ecologistas bombardearam a Ilha de Anacapa com toneladas de veneno contra ratos, defensores dos direitos dos animais invadiram a ilha e espalharam iscas contendo o antídoto. [...]
REINACH, Fernando. A longa marcha dos grilos canibais . São Paulo: Companhia das Letras, 2010. p. 17. As espécies invasoras representam um dos desafios ambientais da atualidade, com repercussões nos ecossistemas, na economia, na sociedade e na cultura locais. Embora a erradicação da população invasora seja a medida recomendada, principalmente nos casos mais críticos, ela ainda é bastante polêmica, pois envolve a morte de milhares de indivíduos. A espécie invasora também provoca a morte de milhares de organismos nativos.
1 | Você é contra essa prática ou a favor dela? Por quê? Discuta com os colegas. Resposta pessoal.
Embora a descoberta dos genes e seu modo de ação tenham sido compreendidos somente no século XX, durante milhares de anos o ser humano realizou melhoramento genético. Quando os agricultores preservaram as melhores sementes e os melhores animais domesticados para a reprodução, em vez de consumi-los, começou o melhoramento genético. Nesse momento, iniciava-se a seleção das variedades de muitas plantas e animais que formariam as gerações seguintes.
A seleção dirigida das variantes genéticas mais úteis ao ser humano começou há cerca de 10 mil anos, quando os grãos de trigo e cevada começaram a ser selecionados e guardados para posterior plantio.
Com esse processo, realizado durante muitas gerações, a estrutura genética de diversas espécies foi sendo modificada.
O desenvolvimento da agricultura permitiu à humanidade abandonar a vida nômade. Com a população fixa, os povoados começaram a ser construídos.
Poucas são as plantas cultivadas pelo ser humano moderno. Nossa alimentação, por exemplo, baseia-se em poucas dezenas de espécies vegetais. Durante milhares de anos, a população humana selecionou as melhores variedades de plantas, de tal modo que a produtividade e a qualidade nutricional delas foram ampliadas. O exemplo do teosinto (gramínea que deu origem ao milho moderno) ilustra muito bem essa alteração.
Atualmente, novas técnicas substituíram o método clássico de melhoramento genético por seleção artificial. A transferência de genes (transgenia) é uma das técnicas mais utilizadas hoje.
O melhoramento genético clássico é fruto da interferência do ser humano nas espécies. Muitas variedades vegetais cultivadas atualmente formaram-se após serem feitos inúmeros cruzamentos e avaliações das plantas descendentes desses cruzamentos.
1 | O processo de seleção, realizado durante milhares de anos com as plantas cultivadas, também aconteceu com os animais? Justifique. Respostas no Manual do Professor.
2 | Imagine que você tenha uma granja e queira melhorar a produção de ovos. Como faria para melhorar a produção com base no método de melhoramento genético clássico? Respostas no Manual do Professor.
Muitas das características que admiramos nos seres vivos que habitam o planeta Terra – como a forma das asas de um albatroz, a organização e a coloração das penas de uma saíra-sete-cores ou de uma ararinha-azul, a delicadeza de uma alga marinha, a forma ereta do tronco de um jequitibá, entre outros exemplos – são adaptações moldadas durante milhões de anos de seleção natural e outros processos evolutivos.
A diversidade dos seres vivos é considerada uma riqueza natural, e sua preservação tem recebido cada vez mais atenção de ambientalistas, cientistas e governantes. O termo biodiversidade é usado para exprimir a variedade de indivíduos, de espécies ou mesmo de ecossistemas.
1. Sim, os animais domésticos (cão, gado, galinha etc.) também foram selecionados por meio de cruzamentos controlados. Dessa forma, as características genéticas de interesse humano eram mantidas nas gerações seguintes.
2. As galinhas que botam mais ovos da granja devem ser escolhidas para a reprodução. Assim, as galinhas-filhas tenderão a produzir mais ovos com o tempo. Esse processo de seleção deve acontecer por várias gerações para garantir a melhora na produção de ovos.
A diversidade dos seres vivos
O termo “biodiversidade” foi cunhado no contexto de iniciativas e preocupações ambientalistas e preservacionistas. Seu significado está relacionado a valor, a um bem, a uma riqueza, não apenas no sentido biológico como também econômico. Sua conceituação é complexa, pois admite diferentes níveis de consideração: podemos falar de biodiversidade em relação a genes (tomando por referência a diversidade que se expressa nos indivíduos), a espécies (como esse termo é mais frequentemente usado), a outros táxons, a comunidades ou ecossistemas (ao se considerar, por exemplo, a destruição da Mata Atlântica) ou, ainda, a culturas (quando o enfoque recai sobre culturas ou etnias minoritárias).
O conhecimento da natureza molecular do material genético é conteúdo do Ensino Médio. Entretanto, algumas expressões e conceitos, principalmente os veiculados pela mídia, fazem parte do repertório dos estudantes do Ensino Fundamental. Ainda que eles não saibam como o DNA (ácido desoxirribonucleico) comporta-se nos seres vivos e qual é seu papel na determinação de características, provavelmente já associam esse termo à sua natureza genética ou hereditariedade. Ajude-os a reconhecer que todos os seres vivos têm material genético e que o DNA não existe apenas em seres humanos. Aos que o entendem apenas como um exame de laboratório capaz de identificar paternidade, explique que isso é possível, pois o DNA do pai e o da mãe passam para o filho e, por comparação, pode-se confirmar ou excluir uma suposta paternidade.
Muitas vezes, ao falar de seres vivos, usamos o termo “espécie” para designar um grupo de seres vivos com as mesmas características. Mas entre indivíduos da mesma espécie também encontramos diferenças.
Assim como na população humana existem diferenças entre um indivíduo e outro, nas demais espécies ocorre o mesmo. Muitas características que fazem um indivíduo diferente de outro, bem como as que os tornam semelhantes, são hereditárias, isto é, são determinadas pelo DNA – uma sigla que representa o material genético que os pais transmitem para os filhos.
154 UNIDADE 2 — Vida e evolução
A classificação dos vertebrados em pecilotérmicos e homeotérmicos foi amplamente usada durante a metade do século vinte, mas essa terminologia tornou-se menos apropriada à medida que nosso conhecimento sobre as capacidades reguladoras da temperatura de uma ampla variedade de animais tornou-se mais sofisticado. A pecilotermia e a homeotermia descrevem a variabilidade da temperatura do corpo e não podem ser prontamente aplicadas a grupos de animais. Por exemplo, os mamíferos têm sido denominados homeotermos e os peixes pecilotermos, mas alguns mamíferos tornam-se entorpecidos durante a noite ou durante o inverno e permitem que sua temperatura do corpo caia 20 °C ou mais de seus valores normais, enquanto [...] muitos peixes vivem em águas cuja temperatura muda menos do que 2 °C durante o ano inteiro. Esse exemplo mostra a situação contraditória de um homeotermo que sofre uma variação dez vezes maior da temperatura do corpo do que a de um pecilotermo.
Os conceitos científicos não são permanentes. À medida que o conhecimento amplia-se, os conceitos podem ser revistos ou substituídos por outros mais apropriados. Esse é o caso dos conceitos de pecilotermia (poikilos = variável; thermos = calor) e homeotermia (homeos = o mesmo).
Os animais vertebrados ectotermos (ecto = fora) compõem os grupos dos peixes, anfíbios e répteis. Os vertebrados endotermos (endo = interno) – aves e mamíferos – mantêm a temperatura interna elevada graças à produção de calor decorrente do metabolismo celular, ou seja, de reações químicas celulares que liberam energia térmica.
Devido a complicações desse tipo, é muito difícil usar rigorosamente as palavras homeotermo e pecilotermo. [...] a maioria dos biólogos que trabalha com regulação térmica prefere os termos ectotermo e endotermo. Eles não são sinônimos de pecilotermo e homeotermo porque, em vez de se referirem à variabilidade
Ectotermia e endotermia não são sinônimos de homeotermia e pecilotermia, termos muito usados até a metade do século XX. Essa terminologia tornou-se inadequada à medida que os conhecimentos sobre os mecanismos de regulação de temperatura dos animais foram sendo ampliados. Os animais que mantêm a temperatura do corpo relativamente constante eram denominados homeotérmicos, e os animais cuja temperatura corpórea varia conforme a do ambiente, sendo, portanto, incapazes de regular a temperatura do próprio corpo, eram chamados de pecilotérmicos.
As pesquisas mostraram que isso não é sempre verdadeiro. Por exemplo, entre os mamíferos considerados homeotérmicos, há espécies que se tornam entorpecidas durante a noite ou o inverno, período em que a temperatura corpórea chega a cair 20 °C ou mais em relação a seus valores usuais. Há lagartos e serpentes terrestres, considerados pecilotérmicos, cuja temperatura de atividade está entre 30 °C e 40 °C. O sucesso desse controle de temperatura deve-se à capacidade que o animal tem de absorver energia térmica do ambiente. Daí o termo “ectotermia”.
A manutenção de uma temperatura alta e constante pelos animais endotérmicos, por sua vez, é conseguida mudando-se a taxa metabólica das células do seu corpo de acordo com as variações das condições ambientais. Assim, o animal ajusta a produção de calor a uma igual perda para o meio externo. Os endotérmicos produzem calor de muitas formas:
• manutenção de uma taxa metabólica basal;
• atividade dos músculos esqueléticos durante a locomoção, principalmente;
• tremor, isto é, produção de calor por contração de fibras musculares assincronicamente;
• alteração da condição de isolamento do corpo, promovida pela plumagem ou pelagem, entre outras.
1. Na imagem A, a iguana apresenta a cor da pele escura, assim elas conseguem absorver melhor a energia da luz solar e, consequentemente, aumentar mais rapidamente a temperatura corporal. Em B, a pele da iguana é clara e reflete melhor os raios solares, ou seja, absorve menor quantidade da energia solar que chega ao seu corpo.
Muitos animais ectotermos regulam a temperatura corpórea de acordo com a condição do ser vivo e do ambiente. Lagartos são seres ectotermos e expõem-se à luz solar ou encostam o corpo em uma rocha aquecida para aumentar a temperatura do corpo.
da temperatura do corpo, referem-se às fontes de energia usadas na termorregulação
Os ectotermos ganham seu calor de fontes externas –aquecendo-se ao sol, por exemplo, ou ficando sobre uma pedra aquecida. Os endotermos dependem grandemente da produção metabólica de calor para elevar sua temperatura do corpo. A fonte de calor usada para manter a temperatura do corpo é a principal diferença entre os ectotermos e endotermos.
Glossário
Termorregulação: o mesmo que regulação térmica.
Penas funcionam como isolante térmico dos animais endotérmicos, como é o caso do cardeal-tecelão-vermelho (Euplectes orix).
POUGH, F. et al. A vida dos vertebrados . 4. ed. São Paulo: Atheneu, 2008. Observe as imagens a seguir. A iguana-do-deserto é uma espécie que altera a cor de sua pele e, assim, regula a temperatura do seu corpo. De manhã, as iguanas-do-deserto são mais escuras e, à medida que a temperatura do seu corpo aumenta, sua pele torna-se clara. A pele clara da iguana-do-deserto reduz em 23% o ganho de calor do sol quando comparado com o ganho de calor da pele de cor escura.
1 | Analise as imagens e identifique a iguana que está se aquecendo mais com a luz do Sol. Justifique. Resposta no Manual do Professor.
2 | Quais outras estratégias a iguana-do-deserto poderia usar quando a temperatura do seu corpo está elevada? Justifique. Quando a temperatura do corpo da iguana está elevada, a cor da sua pele torna-se clara e reflete melhor a luz solar. Além disso, ela se protege ficando na sombra, diminuindo o contato do seu corpo com a rocha ou com a areia quentes
1 | Por que é mais fácil encontrar dentes fossilizados do que pelos e músculos fossilizados?
2 | Considere uma população de insetos vivendo em uma área com pouco alimento disponível. Alguns desses insetos chegam mais rapidamente até o alimento do que os outros.
a. Que insetos terão mais chances de sobreviver?
b. Que insetos deixarão mais descendentes?
c. Se essa condição for hereditária, como será a população de insetos depois de muitas gerações?
3 | Leia a afirmação a seguir.
A seleção natural das espécies é um fenômeno biológico que já ocorreu em tempos passados com todos os organismos e, por isso, não acontece mais hoje.
• Você concorda com ela? Justifique sua resposta.
4 | Entre os fatores que atuam na seleção natural está a predação. Ter a coloração do revestimento do corpo semelhante ao do ambiente em que o animal vive dificulta a percepção de seu predador. Observe as imagens a seguir.
1. O esmalte que forma os dentes é o material mais resistente produzido pelos seres vivos e, graças a isso, eles se fossilizam com facilidade após a morte do animal. Os pelos e os músculos são materiais que servem de alimento para muitos seres vivos e deterioram-se com facilidade, dificultando a fossilização.
2. a) Terão mais chances de sobreviver os insetos que são mais rápidos para alcançar alimento.
2. b) Os insetos mais rápidos deixarão mais descendentes.
2. c) Depois de muitas gerações, espera-se que os insetos mais rápidos predominem nessa população.
3. Essa afirmação é falsa, pois a seleção natural ocorre sempre com todas as populações, inclusive atualmente. As condições do ambiente estão sempre sujeitas a modificações que influenciam a sobrevivência das espécies.
4. A camuflagem* do gafanhoto é uma adaptação que o protege da predação, pois, sua coloração o confunde com o ambiente permitindo que passe despercebido pela maioria dos predadores.
Qual dos animais está menos visível ao seu predador? Esta característica pode ser considerada como uma adaptação da espécie? Justifique. Resposta no Manual do Professor.
5 | Embora se destaque bastante no ambiente em que vive, a coral-verdadeira é uma espécie bem adaptada ao ambiente. Porque esta serpente tem pequeno número de predadores, se ela é facilmente visível? Resposta no Manual do Professor.
(*) Camuflagem: Diz-se quando a cor ou a forma do ser vivo se assemelha ao ambiente
5. A coloração da pele da coral-verdadeira não é semelhante ao ambiente, porém, ela se protege dos predadores com uma potente toxina que produz. Esta toxina permite que ela mate a sua presa e também a proteja de um predador.
Uma das atividades importantes para o desenvolvimento do conhecimento científico é o debate de teorias. A argumentação baseada em evidências e a interpretação dos fósseis, entre outros indícios, apoiam explicações de como alguns grupos de seres vivos evoluíram. Nesta seção, você desenvolverá sua habilidade de argumentação.
Os cientistas que estudam a evolução dos seres vivos não têm dúvidas de que há forte relação entre algumas espécies de peixes primitivos e os primeiros anfíbios.
Várias hipóteses foram propostas para explicar como ocorreu o processo de transição de cordados aquáticos (alguns tipos de peixes) para cordados terrestres (anfíbios).
Como explicar a conquista do meio terrestre pelos vertebrados?
Nesta atividade, você fará o papel de cientista. Para isso, refletirá sobre os argumentos de duas teorias que foram propostas para explicar o processo de ocupação da Terra pelos vertebrados.
A seguir, leia as duas hipóteses propostas.
Hipótese 1 — Fisiológica
Há 400 milhões de anos, o ambiente sofria com estiagens periódicas.
Estagnado: parado, que não muda de lugar ou condição.
As lagoas rasas eram formadas durante a estação chuvosa e frequentemente evaporavam na estação seca, isolando seus habitantes em pequenas poças de água estagnada que reduziam de tamanho rapidamente. Peixes presos em tais situações estavam condenados, a menos que a próxima estação chuvosa começasse antes que o lago ficasse completamente seco. Sobreviviam alguns peixes de nadadeira lobada, que respiravam ar atmosférico e que tinham possibilidade de rastejar de um lago em processo de ressecamento até outro em melhores condições. Após milhões de anos de seleção dos peixes mais aptos a escapar da morte, encontrando o caminho para águas permanentes, produziu-se uma linhagem com crescente habilidade em terra firme: os anfíbios primitivos.
Há 400 milhões de anos o ambiente de água doce estava repleto de muitas espécies de peixes, as quais ocupavam todos os espaços possíveis. Naquela época, os ambientes terrestres já estavam povoados por muitas plantas primitivas e por nenhum animal vertebrado, enquanto nas águas o número de predadores e de competidores era abundante. Nessas condições, qualquer peixe capaz de ocupar as margens dos lagos tinha um ambiente livre de predadores e de competidores. A exploração desses ambientes gerou durante muito tempo, por meio de um processo de seleção lento e gradual, espécies bem adaptadas ao ambiente terrestre: os anfíbios primitivos.
Observe a imagem a seguir de um peixe atual que tem nadadeira lobada sustentada por ossos.
A resposta da questão 2 depende, entre outros fatores, da experiência de vida do estudante e do aspecto que ele valorizar. Ele poderá defender qualquer uma das teorias. É comum os cientistas divergirem quanto a teorias difíceis de serem comprovadas. Hoje, a Paleontologia continua fornecendo pistas que ora reforçam uma, ora reforçam outra teoria. Existem peixes atuais que reforçam as duas teorias. Por exemplo, na África existe um peixe pulmonado que se enterra na lama quando o lago está secando e assim permanece até a chuva recomeçar (hipótese 1). Um peixe com respiração aérea mantém-se ereto em águas rasas e tem olhos que permitem a visão em ambientes terrestre e aquático. Além disso, esses peixes fazem incursões em árvores e terra firme para capturar alimento (hipótese 2).
Responda às questões a seguir.
1 | As duas hipóteses são conflitantes? Em grupo, discuta com os colegas.
As duas hipóteses valorizam aspectos diferentes, porém não são conflitantes.
2 | Em sua opinião, qual delas descreve o que realmente deve ter acontecido? Justifique sua resposta e explique aos colegas de grupo. Resposta no Manual do Professor.
Existem muitos casos em que fósseis de espécies extintas foram descobertos e, ao estudá-los, os cientistas reconheceram órgãos e estruturas intermediários entre grupos taxonômicos distintos.
Registros fósseis mostram as principais mudanças na estrutura de animais de 55 milhões de anos atrás até o cavalo atual. O esquema a seguir apresenta as modificações do comprimento do dedo central, o desenvolvimento do casco ósseo e redução e perda dos outros dedos.
Tempo em milhões de anos: Hiracotherium – 55 milhões de anos); Miohippus – 30 milhões de anos; Merychippus – 20 milhões de anos); Eqqus – 1 milhão de anos.
Objeto do conhecimento:
• Preservação da biodiversidade
Habilidades: EF09CI12, EF09CI13
Temas para o desenvolvimento deste capítulo:
• Tipos de Unidades de Conservação Integral.
• Tipos de Unidades de Conservação de Uso Sustentável.
• Reservas extrativistas e as populações tradicionais.
• Ameaças às Unidades de Conservação: queimadas, desmatamento.
• Consumo consciente e a preservação ambiental.
• Coleta e destino dos resíduos sólidos produzidos nas cidades.
• Reciclagem, reaproveitamento e redução da produção de resíduos sólidos pela população.
• Contaminação dos mananciais por esgoto e resíduos sólidos.
Nas habilidades EF09CI12 e EF09CI13, justificar significa selecionar informações e dados sobre parques, reservas e florestas nacionais, de modo que o aluno possa interpretá-los e compreender a função desses espaços na preservação do patrimônio biológico. Também é foco da habilidade compreender e explicar as diferenças entre Unidade de Proteção Integral, como estação ecológica, reserva biológica e parques, e de uso sustentável, como Área de Proteção Ambiental — APA e Reservas de Particular do Patrimônio Natural — RPPN, entre outras. Propor envolve criar, projetar e construir formas de interação das comunidades humanas no ambiente, para resolução dos seus problemas ambientais, como, por exemplo, o uso consciente da água e da energia, o aproveitamento de alimentos, a melhoria na mobilidade, a reutilização e redução de uso de equipamentos e objetos, a reciclagem etc. A habilidade prevê, então, a partir de exemplos, que o aluno possa identificar soluções e modelos que possam ser replicados nos âmbitos individual e coletivo.
Neste capítulo, os alunos aprenderão qual é a importância das unidades de conservação para a preservação da biodiversidade e do patrimônio nacional, considerando os
No mundo todo há apenas 17 países que se caracterizam pela megadiversidade. São eles: Brasil, África do Sul, Bolívia, China, Colômbia, Costa Rica, Equador, Filipinas, Índia, Indonésia, Madagascar, Malásia, México, Peru, Quênia, República Democrática do Congo e Venezuela.
A biodiversidade de todos esses países juntos corresponde a aproximadamente 70% de toda a diversidade de seres vivos do planeta. Os países megadiversos têm uma grande quantidade de espécies endêmicas e muitas espécies diferentes no mesmo local.
Mundo: países megadiversos
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
Glossário
Biodiversidade: diversidade de espécies, genes, populações, comunidades e ecossistemas de uma região. Espécie endêmica: espécie que vive somente em uma área geográfica e não é encontrada em nenhum outro local.
BIODIVERSIDADE Mexicana. Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidade Cidade do México, s. d. Disponível em: https://www.biodiversidad.gob.mx/pais/quees.html. Acesso em: 7 set. 2022.
Depois de observar o mapa, responda às questões.
1 | Em qual região do planeta estão os países megadiversos?
A maior parte desses países está localizada na região tropical.
2 | Por que não há países megadiversos na região dos polos?
Os estudantes devem relacionar as baixas temperaturas dessa região ao fato de não haver tanta biodiversidade.
diferentes tipos de unidades (parques, reservas e florestas nacionais), as populações humanas e as atividades a eles relacionados. Para isso a atividade de sondagem traz um conceito importante que é o da megadiversidade. Países megadiversos são aqueles que há uma grande biodiversidade. Todos juntos, esses 17 países citados no texto, têm 70% da diversidade de espécies conhecidas. Na atividade inicial, os alunos vão conhecer esses países e você deve explorar o fato de que a biodiversidade é maior em países de região tropical, quando comparados com países de região temperada ou polar.
Outro objetivo do capítulo é discutir iniciativas individuais e coletivas para a solução de problemas ambientais da cidade ou da comunidade, com base na análise de ações de consumo consciente e de sustentabilidade bem-sucedidas. Para isso, nesta atividade de sondagem trazemos questões nas quais os alunos devem refletir sobre que os seres humanos fazem tanto para preservar quanto destruir a biodiversidade.
Entre 15% e 20% da diversidade biológica do planeta está no Brasil. A Mata Atlântica, por exemplo, é um bioma que tem mais de 20 mil espécies de plantas, 620 espécies de aves e 200 espécies de répteis. A ciência brasileira já descreveu quase 50 mil espécies de plantas, o que coloca o Brasil na condição de país que tem a maior diversidade do planeta em relação à flora.
A biodiversidade brasileira é um patrimônio do nosso país. Os biomas brasileiros acolhem muitas espécies de seres vivos que ainda não conhecemos. Em virtude desse fato, é importante garantirmos que essas espécies permaneçam vivas para que possamos conhecê-las melhor e para que os ecossistemas funcionem adequadamente. A preservação da biodiversidade garante água nas nascentes e seres vivos povoando os diferentes biomas, mas, acima de tudo, a existência desses biomas.
O Brasil conta com as Unidades de Conservação, que são locais destinados a assegurar a preservação de espécies, biomas e recursos naturais.
As Unidades de Conservação (UCs) podem ser divididas em dois grupos: Unidades de Proteção Integral e Unidades de Uso Sustentável. Segundo o Sistema Nacional de Unidade de Conservação (SNUC), documento elaborado pelo Ministério do Meio Ambiente, o objetivo das Unidades de Conservação de Proteção Integral é preservar os ambientes naturais e permitir apenas o uso indireto de seus recursos, já que esses locais necessitam de mais cuidados em razão de sua fragilidade ou sua especificidade. Há vários tipos de UC de Proteção Integral, em alguns é possível a visitação pública, mas a pesquisa científica pode acontecer em todos eles, segundo as próprias regras e diretrizes do documento.
Já as Unidades de Conservação de Uso Sustentável são locais que buscam conciliar a conservação com o uso dos recursos naturais. Nelas, é possível realizar pesquisas científicas, e a maioria é aberta à visitação pública. Em alguns casos, é permitido morar na Unidade de Conservação, desde que a pessoa pertença a alguma comunidade tradicional.
O infográfico a seguir apresenta as categorias das Unidades de Conservação Integral.
As pesquisas sobre biodiversidade brasileira são conhecidas no mundo todo como pesquisas de boa qualidade. Os cientistas brasileiros produzem conhecimento de grande relevância para a conservação, preservação e recuperação da biodiversidade. Segundo Scarano (2007), apesar desta alta qualidade de trabalhos científicos, nosso país é um dos que mais perde biodiversidade por ano. Essa perda ocorre por conta de grande desmatamento e outras ações humanas. Assim, conhecer as unidades de conservação e sua importância auxiliam os alunos a se conscientizarem da importância da preservação da biodiversidade.
Segundo o Ministério do Meio Ambiente do Brasil (MMA) “As unidades de conservação (UC) são espaços territoriais, incluindo seus recursos ambientais, com características naturais relevantes, que têm a função de assegurar a representatividade amostras significativas e ecologicamente viáveis das diferentes populações, habitats e ecossistemas do território nacional e das águas jurisdicionais, preservando o patrimônio biológico existente.”
Ainda segundo o MMA “As UC asseguram às populações tradicionais o uso sustentável dos recursos naturais de forma racional e ainda propiciam às comunidades do entorno o desenvolvimento de atividades econômicas sustentáveis. Estas áreas estão sujeitas a normas e regras especiais. São legalmente criadas pelos governos federal, estaduais e municipais, após a realização de estudos técnicos dos espaços propostos e, quando necessário, consulta à população”
As imagens apresentadas nesta parte do capítulo são apenas uma pequena amostra das inúmeras que estão disponíveis em vários sites Faça uma seleção de outras imagens e apresente aos alunos na sala de aula. É importante desenvolver nos alunos valores estéticos ligados à biodiversidade. Apreciar a beleza desses ambientes é uma forma de sensibilizá-los os alunos para que estejam mais sensíveis para a preservação e conservação da biodiversidade.
As estações ecológicas são locais de domínio público que têm como objetivo preservar a natureza e contribuir para o desenvolvimento da ciência. São permitidas apenas visitas com finalidades educativas ou de pesquisas científicas, que devem ser autorizadas pelo gestor responsável pela área.
As reservas biológicas são locais de domínio público que buscam garantir a preservação da biota e demais atributos naturais de uma região, evitando a interferência humana direta ou modificações ambientais. As visitas a elas só podem ser realizadas com objetivos educacionais ou científicos e dependem de autorização prévia do órgão responsável pela administração.
O objetivo básico dos monumentos naturais é preservar sítios naturais raros, singulares ou de grande beleza cênica. Eles podem estar localizados em áreas particulares ou públicas e, de acordo com o plano da UC, podem ser permitidas outras atividades.
Você pode trabalhar com habilidades relativas à identificação das características e da localização das unidades de conservação próximas, por meio de mapas e a classificação das Unidades de Conservação de acordo com seus objetivos.
Destaque a importância da preservação do patrimônio natural e, ao mesmo tempo, de reconhecer as legislações e as regulamentações que asseguram a existência das Unidades de Conservação.
Os parques nacionais são regiões de domínio público que buscam preservar ecossistemas naturais de grande relevância ecológica e beleza cênica. Nesses locais, podem ser desenvolvidas pesquisas científicas e atividades de educação e de turismo ecológico. As visitas estão sujeitas a normas e restrições estabelecidas pela administração.
Reflita com a turma: quais são as causas dos problemas ambientais atualmente? Quais são características de um ambiente poluído e os danos que causam à saúde humana? A discussão pode conscientizar os estudantes em relação às atitudes, individuais e coletivas, que diminuem o impacto da ação humana no ambiente. A prática do consumo consciente e de ações sustentáveis podem contribuir para a construção de soluções para os problemas ambientais, como a poluição atmosférica, do solo e das águas.
Refúgio da Vida Silvestre (RVIS) é uma região pública ou privada que procura proteger ambientes naturais e garantir condições para a existência e a reprodução de espécies ou comunidades da flora local e da fauna residente ou migratória. Nesses locais, podem ocorrer visitas educativas e de lazer ou pesquisas científicas.
Auxilie os estudantes a identificarem as regiões em que estão localizados os parques nacionais. Chame a atenção para a região em que está a escola. Pergunte: existe alguma unidade de conservação no município? Quem já visitou um parque nacional ou uma unidade de conservação?
Observe os mapas do Brasil com as UCs de Proteção Integral em 2002 e 2008.
NACIONAIS DO BRASIL EM 2002
Nacionais
300 000 ha de 300 001 a 500 000 ha acima de 500 000 ha
IBGE. Brasil em síntese. Disponível em: https://brasilemsintese.ibge.gov.br/images/brasil_em_sintese/territorio/brasil_uc.pdf. Acesso em: 4
Fonte: IBGE. Brasil em síntese. Disponível em: https://brasilemsintese.ibge.gov.br/images/brasil_ em_sintese/territorio/brasil_uc.pdf.
em: 4 ago. 2022.
Trópico de Capricórnio
Fonte: IBGE. Atlas escolar. Rio de janeiro: IBGE, 2018. Disponível em: https://atlasescolar.ibge.gov. br/images/atlas/mapas_brasil/brasil_unidades_de_ protecao_integral.pdf. Acesso em: 4 ago. 2022.
Fonte: IBGE. Brasil em síntese. Disponível em: https://brasilemsintese.ibge.gov.br/images/brasil_em_sintese/territorio/brasil_uc.pdf. Acesso em: 4 ago. 2022
Entre 2002 e 2008, foram criados 21 novos parques nacionais. Em 2018, já eram 73 parques nacionais. Depois de analisar os mapas, é hora de organizar o grupo para fazer uma pesquisa.
UNIDADE 2 — Vida e evolução 164
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
Faça uma pesquisa em grupo sobre dois parques nacionais, um que fique no seu município ou o mais próximo dele e outro escolhido pelo grupo.
Organize o grupo para a coleta das informações que farão parte do trabalho final. Vocês poderão utilizar diversas fontes para obter informações: a página oficial do parque a ser estudado que se encontra na internet; folhetos de divulgação do parque; entrevista com pessoas que cuidam do parque; jornais; revistas, vídeos de divulgação ou de reportagens, entre outros.
Questões a serem respondidas pela pesquisa:
• Qual é o parque nacional mais próximo de onde você mora? Quando ele foi criado?
• Qual é o bioma predominante nesse parque?
• Há alguma pesquisa científica ocorrendo nele? Qual? Sobre o que é essa pesquisa?
• É possível visitar esse parque? Há algum tipo de atividade educacional nele?
• É possível fazer turismo ecológico nesse local? Qual infraestrutura está disponível?
• Quantos visitantes, em média, esse parque nacional recebe por ano?
• Você já visitou esse local? Descreva sua experiência.
Utilize o mesmo roteiro para pesquisar o outro parque da escolha do grupo.
Entre as páginas da internet que podem ser usadas como fonte de informação estão as do Ministério do Meio Ambiente (http://www.mma.gov.br/).
Para consulta de UCs por unidade da Federação: http://sistemas.mma.gov.br/portalcnuc/ rel/index.php?fuseaction=portal.consultarFicha; http://www.icmbio.gov.br/portal/visitacao1/ visite-os-parques (acessos em: 2 ago. 2022). Outras páginas também devem ser consultadas.
Depois de obter as informações necessárias, organize o grupo e prepare um relatório com os resultados da pesquisa. Compare os dois parques e destaque as principais diferenças entre eles.
Os resultados da pesquisa do grupo podem ser organizados em diferentes formatos: eletrônico (como aplicativos e softwares) ou na forma de cartazes.
Amigos da floresta, de Sérgio Laya e Maurício de Sousa. Nesse livro, a Turma da Mônica embarca em uma aventura com o professor Tupã, que fala sobre as árvores que “fabricam” água, a diversidade de plantas e animais, a relação entre as espécies que vivem nos ecossistemas e como ocorre a implantação de uma agrofloresta.
Os alunos devem localizar no mapa o Parque Nacional mais próximo de onde eles vivem. Segundo o SNUC um Parque Nacional “tem como objetivo básico a preservação de ecossistemas naturais de grande relevância ecológica e beleza cênica, possibilitando a realização de pesquisas científicas e o desenvolvimento de atividades de educação e interpretação ambiental, de recreação em contato com a natureza e de turismo ecológico” (Art. 11).
O objetivo da atividade é que os alunos façam pesquisas sobre esses locais e compartilhem com os colegas o que descobriram. Você pode fazer modificar as questões da atividade ou a própria dinâmica dela. Por exemplo, pedindo que cada grupo fique responsável por um Parque Nacional e faça uma pesquisa para ser compartilhada.
Combine com os estudantes qual será a forma de apresentação dos resultados das pesquisas: e será digital ou em cartazes. Os programas gratuitos de edição de textos e imagens são ferramentas que devem ser utilizadas nos trabalhos escolares, uma vez que a tecnologia digital está presente no dia a dia dos estudantes. Existem programas de edição/criação de textos e imagens que são de licença aberta e são fáceis de usar.
O Sistema Nacional de Unidades de Conservação, mais conhecido como SNUC, é um conjunto de regras e diretrizes que comandam as unidades de conservação do país. O documento na íntegra pode ser obtido pelo site https://www.gov.br/ agricultura/pt-br/assuntos/camarassetoriais-tematicas/documentos/ camaras-setoriais/mel-e-produtosdas-abelhas/2019/50a-ro/mmaapresentacao-geral-snuc-convertido. pdf (acesso 14 junho 2022)
Neste capítulo, definimos os dois tipos básicos de UC. O critério para sua divisão está baseado no uso e no cuidado que cada local pode ter. Áreas de Proteção Integral são mais frágeis e seu acesso é muito restrito. Já nas áreas de Uso Sustentável, o acesso é mais amplo e há uso dos recursos naturais da região.
Não é necessário que seus alunos memorizem as definições, o mais importante é discutir com eles o uso desses locais e a necessidade de UC para o Brasil.
Área de Proteção Ambiental (APA) é o nome que se dá a uma grande região pública ou particular cujo objetivo é proteger a diversidade biológica, controlar a ocupação humana e assegurar a sustentabilidade do uso dos recursos naturais. Regiões assim têm atributos importantes que proporcionam o bem-estar das populações humanas. As visitas são controladas pela administração do local.
Uma Área de Relevante Interesse Ecológico, geralmente, tem uma pequena extensão e, às vezes, não é ocupada por seres humanos. Essas regiões, que podem ser públicas ou privadas, são protegidas porque abrigam exemplares típicos do ecossistema original ou têm características muito particulares. A administração desses locais busca manter os ecossistemas naturais e regular o uso dessas áreas e pode permitir visitas.
Ipanema FLO NA Local:
Florestas nacionais são áreas de domínio público com cobertura florestal de espécies predominantemente nativas. Os principais objetivos são usar de modo sustentável os recursos do local e possibilitar o desenvolvimento de pesquisas científicas. É admitida a permanência de populações tradicionais que ali residiam quando elas foram criadas. As visitas podem ser autorizadas pela administração.
Floresta Nacional (Flona) de Carajás. Abrange os municípios de Parauapebas, Canaã dos Carajás e Água Azul do Norte (PA), 2020.
As reservas extrativistas são regiões utilizadas por populações extrativistas tradicionais. Esses locais são públicos, e, neles, buscam-se a proteção dos meios de vida e a cultura dessas populações, assegurando o uso sustentável. A caça e a exploração de recursos minerais são proibidas. As visitas podem ser permitidas pela administração do local.
Uma Reserva de Desenvolvimento Sustentável é de domínio público. Em áreas assim, vivem populações tradicionais que têm um modo de vida sustentável, passado de geração a geração, e desempenham um papel impor tante na preservação da biodiversidade. A visitação pública e as pesquisas científicas são permitidas e incentivadas, embora sujeitas aos interesses e às normas locais.
Reserva Particular de Patrimônio Natural (RPPN) é uma área privada na qual se busca conservar a diversidade biológica. Nessa modalidade de UC, apenas a pesquisa científica e a visitação com objetivos turísticos, recreativos e educacionais são permitidas. Toda área de RPPN é protegida e recebe a garantia de perpetuidade, portanto não pode ser utilizada para fins agropecuários ou extrativistas.
As reservas extrativistas são espaços destinados à proteção dos meios de vida e cultura de populações tradicionais e asseguram o uso sustentável. Muitas dessas reservas, como a RESEX Chico Mendes, produzem pesquisas científicas com várias universidades como a Universidade Federal do Acre, Universidade Federal de Lavras entre outras. As pesquisas tratam de problemas relacionados ao solo, biodiversidade e funções ecossistêmicas. As pesquisas geradas tem contribuído para estratégias de manejo de solo, uso sustentável e conservação da biodiversidade, estudos sobre impactos de queimadas e desmatamentos entre outros.
Organize a sala para a projeção do vídeo do link da seção Múltiplos olhares. O vídeo foi produzido em parceria com o Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade (ICMBio – autarquia vinculada ao Ministério do Meio Ambiente) e uma empresa privada. Se necessário, projete o vídeo mais de uma vez ou somente alguns trechos, de tal forma que atenda a curiosidade e interesse dos alunos. Destaque o papel de cada cidadão na conservação da biodiversidade no município em que se encontra a escola.
O momento mais importante da atividade é o debate dos aspectos que mais chamou a atenção de cada aluno. Organize a sala de modo que o debate transcorra sem sobressaltos, garanta que todos os alunos possam participar expondo as suas ideias, garanta também que os debatedores se respeitem.
A Resex Chico Mendes tem sido um exemplo de Reserva Extrativista de Uso Sustentável. Nos anos 1980, a disputa pelas terras em áreas de seringais e castanheiras na Amazônia vivia seus momentos mais tensos. As terras destinadas à extração desses produtos estavam passando por mudanças e transformando-se em locais de pastagens. O sindicalista rural e seringueiro Chico Mendes foi um dos líderes das discussões e negociações, ocorridas na época, para que essas áreas permanecessem como locais de extração de látex e castanhas. Infelizmente, Chico Mendes foi assassinado e não pode ver os frutos de sua luta em defesa do meio ambiente. Em 1990, dois anos após sua morte, Chico Mendes foi homenageado com a criação de uma Reserva Extrativista no Acre. Segundo dados do Ministério do Meio Ambiente do Brasil, essa reserva é um exemplo de uso sustentável, pois nela vivem mais de 10 mil pessoas que tiram seu sustento da agricultura de subsistência e da exploração do látex e da castanha. Para mais informações, acesse: https://uc.socioambiental.org/ noticia/143488. Acesso em: 2 ago. 2022.
Biodiversidade brasileira
Assista ao vídeo disponível em https://www.youtube.com/watch?v=SEFwGcJYbbg (acesso em: 2 ago. 2022), que mostra aspectos da biodiversidade em nosso país e trata de um tema muito importante atualmente: a conservação do ambiente natural e da biodiversidade.
1 | Escreva no caderno um parágrafo sobre o que mais chamou sua atenção no vídeo Biodiversidade Resposta pessoal. Prepare-se para o debate. Explique os motivos que o levaram a escolher esse aspecto do vídeo. Argumente com calma, respeite a opinião dos colegas e colabore na organização do debate.
2 | Que região do seu município você acha que deve ser conservada para preservar a biodiversidade local? Resposta pessoal.
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
Uma das técnicas mais antigas e ainda utilizadas para retirar a vegetação nativa e preparar o terreno para o plantio é a queimada.
Em todo o mundo, há muitas florestas nativas sendo desmatadas em ritmo acelerado. Os motivos desse desmatamento variam de região para região, porém a preocupação com as possíveis consequências desse processo é a mesma: o desaparecimento de muitas espécies de seres vivos, as mudanças climáticas na região e no planeta e as alterações do solo, que pode se tornar impróprio para a prática da agricultura.
O desmatamento é uma das principais causas da diminuição da biodiversidade e das mudanças de clima. Muitos cientistas, ao divulgar dados de suas pesquisas, mostram que o avanço de áreas florestais perdidas pode afetar a qualidade de vida do mundo inteiro.
Queimadas e desmatamentos são noticiados com bastante frequência nos meios de comunicação, como canais de televisão, internet, revistas e jornais (impressos e digitais).
As populações das regiões do país que estão mais sujeitas ao desmatamento e às queimadas sofrem diretamente as consequências destas situações. Muitas pessoas sofrem com problemas respiratórios, oftalmológicos e alergias tendo que recorrer ao atendimento médico nos hospitais da região.
Selecione pelo menos duas notícias recentes que tenham como foco os desmatamentos e/ou as queimadas e discuta com os estudantes, os problemas causados para a população próxima e para quem mora distante dos locais em que ocorrem os fatos.
Os principais motivos para o desmatamento no Brasil são a abertura de áreas para pastagem e a ampliação de área cultivável. A desflorestação dessas áreas pode levar a uma fragmentação dos hábitats. A construção de uma rodovia, por exemplo, pode aumentar o risco de incêndio e representar perigo para os animais nativos, que podem ser atropelados.
169
Outra consequência da perda de áreas florestais é uma alteração no ciclo da água. Com a redução da vegetação, reduz-se também a evaporação da água pelas plantas. Na Floresta Amazônica, por exemplo, a evaporação da água pelas plantas contribui para o regime de chuvas das regiões central e Sul do país.
As florestas contribuem para o regime de chuvas. O desmatamento também pode afetar as populações que vivem da floresta. Em algumas regiões do Brasil, muitas pessoas dependem da flo
Glossário
Ribeirinho: pessoa que vive às margens dos rios.
resta para sobreviver. Muitos dos habitantes dessas regiões praticam um tipo de agricultura que produz alimentos sem degradar as áreas florestais. Os povos ribeirinhos sabem da dependência entre os seres vivos dos rios e a floresta. Muitos peixes alimentam-se de plantas e frutos das florestas, e o ribeirinho alimenta-se desses peixes.
UNIDADE 2 — Vida e evolução 170
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Observe o gráfico sobre desmatamento da Amazônia desde 1988. Analise o gráfico em grupo e, em seguida, respondam às perguntas.
Simular uma situação em que os alunos possam refletir livremente e defender pontos de vistas é uma estratégia didática muito eficiente para evidenciar o quanto as questões ambientais são complexas e de difícil solução.
Estimule os alunos a sugerirem ações e formas de garantir que elas sejam cumpridas. Leve em consideração o nível de conhecimento dos alunos durante os debates e as apresentações das propostas elaboradas pelos grupos. Se possível, questione as propostas apresentando o ponto de vista de um adulto, porém não desestimule a criatividade da turma.
Fonte: INPE: desmatamento na Amazônia cresceu 22% em um ano. #Colabora , Rio de Janeiro, 19 nov. 2021. Disponível em: https://projetocolabora.com.br/ods13/inpedesmatamento-na-amazonia-cresceu-22-em-um-ano/. Acesso em: 2 ago. 2022.
1 | De acordo com o gráfico, o desmatamento está aumentando ou diminuindo?
A tendência é de aumento do desmatamento.
2 | Qual é o total aproximado, em km2, de área desmatada desde 1988?
O total é de, aproximadamente, 471 mil km2
3 | Os Países Baixos são um país europeu com uma área aproximada de 42 mil km2. Quantos “Países Baixos” cabem dentro da área de Floresta Amazônica desmatada?
Aproximadamente onze “Países Baixos”.
4 | Suponha que seu grupo fizesse parte de uma comissão governamental para estudar a questão do desmatamento da Amazônia. Discutam e escrevam uma proposta viável para controlar o desmatamento das florestas brasileiras.
Apresente a proposta do seu grupo para a turma. Use argumentos a favor da proposta do grupo e ouça os argumentos das demais propostas. Resposta pessoal.
É provável que o debate não chegue a um consenso em relação às propostas de controle do desmatamento. Fique atento para que o debate ocorra de modo civilizado e que todas as opiniões sejam respeitadas. O tratamento entre os grupos deve ser cordial e democrático.
A pesquisa vai mostrar a situação atual da maior floresta tropical do mundo: a floresta Amazônica. Se possível, traga dados (gráficos ou numéricos) que mostrem o desmatamento dos anos que não estão representados no gráfico desta página. Desta forma, você dará mais elementos para os estudantes refletirem a respeito do problema. Além da mudança do clima na região desmatada, regiões mais distantes também são afetadas.
Pesquise a situação atual do desmatamento na região amazônica. Procure informações em sites como os do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), do Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazônia (Imazon) e de veículos de imprensa sobre o tema. Registre no caderno as informações obtidas na pesquisa e compare-as com os dados do gráfico da seção.
Pesquisa Orientações no Manual do Professor.
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1. Reservas extrativistas são áreas utilizadas por populações tradicionais, cuja fonte de renda e de subsistência baseia-se na extração de recursos naturais (animal, vegetal ou mineral).
A pesca artesanal e a extração de castanhas e do látex da seringueira da floresta nativa são exemplos de atividades extrativistas. As reservas extrativistas são de domínio público e seu uso é concedido às populações extrativistas tradicionais, as quais devem preservar o ambiente natural.
2.
a) Este grupo de Unidades de Conservação visa à preservação da natureza. O uso da área é admitido desde que não haja extração de espécimes, atividade agrícola, coleta ou danos aos recursos naturais. Atividades permitidas aos visitantes são: recreação em contato com a natureza, turismo ecológico e atividades de educação ambiental. Além disso, o espaço é reservado para pesquisas científicas.
b) As fiscalidades das Unidades de Conservação de Uso Sustentável são a preservação do ambiente natural e o uso sustentável dos recursos. Nelas, pode haver comunidades tradicionais que exploram economicamente a área coletando e usando os recursos naturais para a subsistência.
Não são permitidas práticas que alterem as características do bioma da região.
3. Espera-se que os estudantes respondam que elas reduzem a possibilidade da extinção de espécies da flora e da fauna e servem como espaço de pesquisa para os cientistas, de lazer para a população, para o ensino de Ciências, particularmente de Educação Ambiental, de preservação dos recursos biológicos do país, entre outros.
4. São administradas diretamente pelo poder público: florestas nacionais, parques municipais, estaduais ou nacionais, estações ecológicas, reservas biológicas, reservas de desenvolvimento sustentável e reservas extrativistas. Podem ser administradas pelo poder público ou particular: os
1 | Descreva o que são Reservas Extrativistas (Resex).
2 | Pesquise no seu livro texto ou em outras fontes as características das Unidades de Conservação brasileiras e responda às questões relativas a elas.
a. Quais são os principais objetivos das Unidades de Proteção Integral?
b. Quais são os principais objetivos das Unidades de Conservação de Uso Sustentável?
3 | Escreva com suas palavras qual é a importância das Unidades de Conservação para o país e para a população?
4 | Todas as modalidades de Unidades de Conservação são administradas pelo poder municipal, estadual ou federal? Quais delas são propriedades privadas?
5 | Um grupo de dez amigos quer fazer turismo ecológico acampando em uma Reserva Biológica. Isso é possível?
6 | Em que tipo de Unidade de Conservação é possível fazer o plantio de espécies nativas e explorá-las para comercialização?
7 | Quais são os principais problemas em um ambiente de floresta que sofre queimadas?
Não são apenas o desmatamento e as queimadas que provocam consequências prejudiciais ao nosso ambiente. A questão é bem mais complexa e está relacionada com diversos fatores. Um dos fatores que discutiremos é o consumo.
Consumimos uma série de coisas de que precisamos, ou achamos que precisamos. Todos os dias, utilizamos objetos feitos de papel, plástico e metal. Produzimos toneladas de lixo orgânico provenientes de restos de alimentos e dejetos humanos. A quantidade desses resíduos varia de pessoa para pessoa, dependendo de seu poder de compra, do local onde vive, de sua cultura e de seus gostos.
monumentos naturais, refúgios da vida silvestre, as áreas de proteção ambiental e as áreas de relevante interesse ecológico. Áreas particulares: Reserva Particular de Patrimônio Natural.
5. Segundo a legislação brasileira a área de Reserva Biológica só admite visitas educativas e não pode receber pessoas para atividades de turismo.
6. As reservas extrativistas têm essa função.
7. Além de problemas econômicos que a queimada pode causar, os principais problemas são: morte de grande quantidade de animais e de plantas, redução da quantidade de microrganismos do solo, aumento da poluição por fuligem e gás carbônico, prejuízo para a saúde das pessoas que vivem nos arredores.
A matéria orgânica, como restos de alimento, descartada pela população pode ser transformada em adubo, que será usado em plantações. A compostagem é um processo que pode ser feito em larga escala ou nas casas das pessoas.
Durante o processo de produção do composto, é necessário eliminar os microrganismos patogênicos que podem existir nos resíduos para não haver contaminação do solo, dos vasos de plantas ou dos canteiros que receberão esse adubo.
Expansão repertório de
1. O aproveitamento dos resíduos orgânicos diminui o lixo que vai para os lixões; além disso, a produção de adubo pode ser utilizado em hortas e vasos de plantas, diminuindo o uso de adubos industrializados e resíduos indesejados que podem poluir o ambiente.
É possível produzir um composto em casa?
Sim, é possível!
Assista ao vídeo disponível em: https://www.minutorural.com.br/noticia/3659/como-fazeruma-composteira-domestica-epagri-ensina-o-passo-a-passo (acesso em: 18 jun. 2022) e aprenda a fazer uma composteira na sua casa com materiais de fácil acesso.
1 | Quais são as vantagens de ter uma composteira em casa?
2 | Que cuidados devem ser tomados para que a composteira não traga transtornos, como atrair animais indesejados? Cobrir bem os resíduos orgânicos com matéria orgânica seca (serragem ou folhas secas). Essa ação evitará moscas e cheiro ruim.
Ainda é muito comum, em algumas cidades, amontoar os resíduos urbanos recolhidos em um terreno, formando os “lixões”. Essa prática contamina o solo e a água subterrânea, bem como favorece a proliferação de animais indesejados que, muitas vezes, transmitem doenças para os humanos.
Além de discutir a viabilidade da produção de composto nas casas, faça uma pesquisa na internet em busca de vídeos que mostram o passo a passo da montagem de uma composteira residencial. Selecione os vídeos que são adequados à faixa etária dos estudantes, escolha os trechos de maior interesse e exiba-os para a turma.
Pesquisa é uma estratégia fundamental para ampliação e sistematização de novos conhecimentos. Ela precisa fazer sentido para os alunos e é mais eficaz quando está contextualizada em relação ao cotidiano. Precisa ser bem planejada e orientada, todos precisam saber seu objetivo e metodologia (neste caso, entrevista). É importante verificar se não ficou nenhuma dúvida em relação ao solicitado e combinado. Após a elaboração da pesquisa, é necessário discuti-la no coletivo da sala de aula e socializar os pontos considerados relevantes.
Momentos de socialização de pesquisa favorecem a avaliação de como os estudantes se organizam para trabalhos em grupo. Se a classe ainda não tiver elaborado seu código de respeito mútuo, este pode ser o momento adequado.
Você pode organizar com a turma uma ida ao serviço de saúde mais próximo para entrevistar funcionários (pesquisa) sobre a coleta de resíduo hospitalar e sua destinação. É importante primeiro contatar a unidade para combinar quem pode receber os alunos, em qual data e horário, e o roteiro de assuntos que serão pesquisados.
Elabore com os alunos um roteiro com as perguntas que pretendem fazer. Evite elaborar mais de cinco perguntas e preze pela objetividade. Peça sempre a opinião dos entrevistados e não apenas a informação. Algumas questões que os alunos poderão levantar são: quais são as diferenças entre os resíduos hospitalares e os domésticos? Por que o destino dos resíduos hospitalares deve ser diferente? Por que os veículos que recolhem esses resíduos são diferentes?
Além disso, gases malcheirosos são liberados, e a área fica com um aspecto desagradável. Os animais que passam pelo lixão espalham-se pelo ambiente e podem contaminar alimentos e transmitir doenças à população.
As doenças mais comuns relacionadas aos lixões são: cólera, leptospirose, diarreias, hepatite, tétano e dermatite, além de parasitoses. Uma alternativa para a disposição adequada de rejeitos são os aterros sanitários, que, em geral, têm a seguinte configuração: setor de preparação, setor de execução e setor concluído. Na preparação, a área é impermeabilizada e são feitas obras de drenagem do chorume e vias de circulação. Na execução, os resíduos são separados de acordo com suas características para serem depositados.
Um dos graves problemas das grandes cidades é o entupimento das galerias que recolhem a água da chuva, sendo grande parte dos resíduos que chega a essas galerias descartada pelo ser humano. A falta de escoamento da água pode provocar enchentes nos locais mais baixos das cidades.
Debata com os colegas:
1 | O que pode ser feito para evitar que o lixo se acumule nas galerias? Argumente para defender seu ponto de vista.
A principal maneira de diminuir os resíduos é reduzir o consumo dos produtos que os geram. As embalagens de produtos industrializados contribuem significativamente para aumentar a quantidade dos resíduos sólidos, por isso devemos reavaliar nossas ações, colaborando para a melhora do meio ambiente.
Podemos, por exemplo, selecionar os produtos que compramos, dando preferência aos mais duráveis e que gerem menor volume de resíduos; avaliar a possibilidade de doação de um objeto que esteja em condições de uso; e considerar e escolher a melhor forma de descartar os resíduos dos produtos consumidos.
Além de evitar o descarte, é interessante reutilizar os materiais que podem ser reaproveitados. O ideal, então, é reduzir o consumo exagerado, reutilizar os objetos e reciclar a matéria-prima.
Reduzindo os resíduos que produzimos, estamos também diminuindo as chances de contaminação do solo.
Nas últimas décadas, houve aumento da produção e da variedade de produtos que a população consome. O consumismo aumenta demais o volume de resíduos a ser descartado. Você já prestou atenção na quantidade e na variedade de embalagens que acompanham os produtos que consumimos? Será que precisamos de todas elas?
Os alunos poderão trazer diferentes pontos de vista. Elencamos algumas justificativas que podem ser utilizadas. Em algumas cidades, as enchentes, são causadas pelo acúmulo de lixo e poderiam ser evitadas se as pessoas diminuíssem os itens de consumo que geram lixo desnecessário. Por exemplo, evitar comprar produtos que são embalados em duplicidade sem necessidade.
Outra ação poderia ser a reutilização de embalagens de alguns produtos como por exemplo potes e sacos que podem ser reaproveitados. Há ainda a reciclagem de materiais como papel, plástico, metal entre outros.
É importante lembrar que nós devemos acondicionar os resíduos sólidos em locais corretos evitando jogá-los na rua. Essa atitude também é uma ação que pode evitar o entupimento das galerias de água pluviais. Outra ação é cobrar do poder público a fiscalização e a regularidade da coleta do lixo da sua cidade.
Alternativas para diminuir o descarte de resíduos sólidos
Uma maneira de reduzir o volume de resíduos sólidos descartáveis é a utilização de vasilhames retornáveis de metal ou vidro, uso de sacolas duráveis para compras em feiras e mercados, e a reutilização de embalagens com refil. Pode-se também dar preferência, no momento da compra, à produtos que tenham menor quantidade de material supérfluo.
Sacolas reaproveitáveis podem ser utilizadas no transporte dos produtos comprados no mercado. As embalagens são muito úteis: protegem os produtos da sujeira e do ataque de insetos e roedores, conservam os produtos por mais tempo e os deixam mais atraentes, facilitam o transporte e trazem informações importantes para o consumidor. O problema é que, depois de cumprir sua função, elas acabam indo para a lixeira.
Muitos dos materiais que descartamos podem ser reciclados. O alumínio é o campeão de reciclagem no país, com índice de 90%, segundo os Indicadores de Desenvolvimento Sustentável de 2010 do IBGE. Para o restante dos materiais, à exceção das embalagens longa vida, os índices de reciclagem variam entre 45% e 55%. A reciclagem reduz o volume de
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resíduos que chega aos aterros sanitários, aumentando sua vida útil.
Para viabilizar a reciclagem, é importante que o material reciclável seja separado, recolhido e encaminhado aos locais de processamento.
Papel, vidro, plástico e metal podem ser reciclados e transformados em matéria-prima para a fabricação de novos produtos. Em muitos locais, existem recipientes que recebem materiais para reciclagem. Eles têm cores que indicam o tipo de material que deve ser descartado ali.
A matéria-prima para a produção de metal, vidro, papel e plástico é extraída do ambiente. Se o material que já foi usado voltar para as indústrias de reciclagem, a retirada de minério, o corte de árvores e a extração de petróleo serão reduzidos, amenizando a ação do ser humano no solo.
A reciclagem de materiais permite que a matéria-prima da qual foi feito determinado objeto volte a ser utilizada para a fabricação de outros objetos. Assim, o alumínio da lata de refrigerante pode, por exemplo, ser utilizado para fazer novas latas.
Além disso, é possível reutilizar objetos que seriam descartados, a exemplo de potes de vidro, que podem ser utilizados para guardar parafusos, brinquedos e outros objetos. No entanto, mais importante que reutilizar e reciclar é reduzir a quantidade de produtos usados no dia a dia.
As informações sobre a reciclagem de resíduos sólidos no Brasil podem servir de estímulo para a discussão sobre o tema. Algumas destas informações são:
• Em 2021 o país reciclou 98,7% do alumínio usado na produção de latinhas ao longo do ano.
• Cerca de 46% do aço usado para a fabricação de lata é reciclado no Brasil.
• 73 % das cidades brasileiras possuem alguma iniciativa de coleta seletiva.
• 30% das embalagens no mercado não podem ser recicladas, como os plásticos metalizados.
• Somente 4% dos resíduos sólidos que poderiam ser reciclados são enviados para as usinas recicladoras.
Auxilie os alunos a identificarem entre as ações que realizam, aquelas capazes de diminuir o descarte de materiais nas lixeiras. Reflita com os alunos que atitudes devem ser incluídas no dia a dia das pessoas e o quanto elas reduzem a extração de matérias-primas do ambiente. Por exemplo, redução do corte de árvores para fazer papel e embalagens; diminuição da quantidade de minérios processado nas siderúrgicas; etc.
Lembre aos alunos que baterias e pilhas, resíduos eletrônicos, lâmpadas e outros materiais devem ser separados e enviados para a reciclagem. Esses materiais devem ser deixados em locais próprios para recebê-los.
Os remédios, curativos, ataduras e qualquer material com contaminação biológica devem ser enviados para a coleta hospitalar ou devolvido para a empresa produtora do resíduo.
Nos próximos itens discutiremos como a poluição da água pode ocorrer. A ideia é mostrar aos alunos que os hábitos de consumo e ação humana como despejo de esgoto e outras substâncias em rios e lagos pode afetar a vida de todos. Trataremos da importância de termos ações que respeitem o meio ambiente. Lembre aos alunos que assim como a questão do resíduo sólido, a boa para consumo também passa por mudanças nas nossas atitudes e pelas políticas públicas que garantem abastecimento e tratamento de água para todos.
Além dos 3 Rs (reduzir consumo desnecessários, reutilizar e recuperar ao máximo antes de descartar e reciclar os materiais), surgiram mais dois Rs (repensar e recusar) que explicitam os primeiros [Rs] na luta pela diminuição da produção de resíduos sólidos. Repensar o quê? Os hábitos de consumo e descarte!
Devemos pensar primeiro na real necessidade da obtenção daquele produto antes de comprá-lo. Se a compra for realmente necessária, após consumir o produto, pratique a coleta seletiva separando embalagens, matéria orgânica e óleo de cozinha usado. Jogue no lixo apenas o que não for reutilizável ou reciclável. Sempre que possível, evite o desperdício de alimentos e, se puder optar, adquira produtos recicláveis ou produzidos com matéria-prima reciclada. Prefira embalagens de papel e papelão. Utilize lâmpadas econômicas e pilhas recarregáveis ou alcalinas. Enfim, mude seus hábitos de consumo e descarte.
Recusar o quê? Os produtos que prejudicam o meio ambiente e a saúde!
Compre apenas produtos que não agridam o meio ambiente e a saúde. Fique sempre atento ao prazo de validade e às empresas que têm compromissos com a ecologia.
Evite o excesso de sacos plásticos e embalagens; prefira sacolas de pano. Evite comprar aerossóis e lâmpadas fluorescentes (que liberam mercúrio, que é altamente tóxico), bem como produtos e embalagens não recicláveis e descartáveis.
Exercite os 4 primeiros Rs, e o que restar separe para a coleta seletiva das embalagens de vidros, plásticos, metais, papéis, embalagens longa vida, isopor, óleo de cozinha usado, cartuchos de impressoras, pilhas, baterias, CDs, DVDs, radiografias e alimentos. A reciclagem promove benefícios ambientais, sociais e econômicos.
SANTOS, Vanessa Sardinha dos. Educação Ambiental e os 5 Rs. Brasil Escola, Goiânia, [2020]. Disponível em: https:// educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/educacao-ambiental-os-5-rs.htm. Acesso em: 2 ago. 2022.
1 | Escreva no caderno algumas das atitudes que você já adota no dia a dia para reduzir a produção de resíduos. Resposta pessoal.
Apenas uma pequena parte da água existente no planeta é própria para o consumo humano direto. Na maioria das vezes, é necessário tratá-la antes da ingestão ou utilizá-la no preparo de alimentos, na produção de remédios, na limpeza de utensílios, entre outros usos.
Em algumas regiões brasileiras, o período de estiagem (época de poucas chuvas) traz um problema sério de abastecimento de água, principalmente nas cidades grandes. Em 2018, cerca de 23% das cidades brasileiras sofreram com o problema da falta de água.
Todos os dias, toneladas e mais toneladas de esgoto são despejadas em rios, lagos e riachos no mundo todo. Esses esgotos são resultado de nossas atividades, além das industriais e das agrícolas.
UNIDADE 2 — Vida e evolução 178
As consequências dessa contaminação são devastadoras. A poluição desses locais pode levar muitos seres vivos à morte, diminuindo a biodiversidade. Se pensarmos que muitas pessoas alimentam-se de peixes e outros organismos desses locais, o efeito da diminuição de peixes trará como consequência a diminuição de alimento para humanos e outros seres vivos que deles se alimentam.
Se está contaminada, a água pode ainda transmitir várias doenças, causando até mesmo a morte de pessoas que entram em contato com ela.
Por isso, a população, o governo e a sociedade em geral devem se unir e encontrar alternativas para combater a poluição de rios, lagos, riachos e aquíferos.
Peça aos estudantes para responderem individualmente as questões propostas nesta seção. Você pode recolher os dados e construir uma tabela para ter uma visão geral de qual é o consumo médio de água por mês nas casas da comunidade. Os dados trazidos pelos estudantes serão a amostra do seu estudo.
Após a tabulação dos dados, faça a apresentação deles para a turma. É importante que não sejam individualizadas as informações, pois elas são pessoais e a divulgação pode constranger os estudantes. Os seus comentários devem ser sempre gerais e o foco deve ser nas atitudes que reduzam o consumo de água nas residências e na escola.
Infelizmente, o despejo de esgoto em muitos córregos brasileiros é comum, como é o caso deste despejo de dejetos em Vila Velha (ES), em 2016.
Estações de tratamento de esgoto são uma das soluções para evitar que o esgoto doméstico e industrial chegue aos rios, aos córregos e ao mar. Estação de tratamento de esgoto Lavapés, em São José dos Campos (SP), 2014.
Sua casa é servida com água tratada distribuída pelo poder público? Se esse for seu caso, pegue uma conta desse serviço e identifique a quantidade de água consumida no período de um mês.
Caso você não tenha uma conta, peça a um amigo ou um parente que lhe ceda uma e analise-a.
Em geral, as contas mostram a quantidade de água consumida em m3 (metros cúbicos). Cada metro cúbico corresponde a 1 000 litros.
1 | Quantos mil litros foram consumidos no mês? Resposta pessoal.
2 | Quantas pessoas há em sua casa? Qual é o consumo médio de água por pessoa, em litros? Resposta pessoal.
3 | Quanto foi pago por litro de água consumida? Resposta pessoal.
4 | Você tem como fazer economia de água na sua casa? Quais atitudes você teria de adotar para que isso acontecesse? Resposta pessoal.
Estimule os alunos a refletirem sobre o número de municípios que devem sofrer com a seca no Brasil. Calcule quantos municípios correspondem a 23% do total de cidades brasileiras. Segundo o IBGE, o Brasil tem 5 568 municípios.
O número absoluto de municípios que sofrem com a falta de água é mais impactante do uma porcentagem. São 1 280municípios atingidos.
A discussão pode ser bastante candente se o seu município estiver entre os 1 280 atingidos pela seca.
Respostas
1. Os alunos devem se lembrar que 12% da água doce (superficial e subterrânea) disponível para consumo humano está no Brasil, conforme foi estudado anteriormente. No nosso país há imensos aquíferos (reservatório de água no subsolo) e grandes bacias hidrográficas. O problema é que a distribuição dessa água não é uniforme, isto é, a maior parte está na região amazônica. Há carência de água no centro do país e no sertão nordestino.
2. O grupo deve debater o tema. De acordo com a experiência de vida e conhecimentos que os alunos já têm, as propostas poderão ser mais elaboradas ou mais simples. O grupo deve também pensar na viabilidade das propostas. Se o aluno vive em município que sofre com a estiagem, provavelmente, as propostas serão mais elaboradas.
3. Espera-se que entre as sugestões das listas dos alunos estejam: verificar possíveis vazamentos; aproveitar a água da lavagem da roupa para fazer a faxina da casa; adotar o hábito de usar a vassoura para limpar a calçada e o quintal e nunca usar mangueira; antes de lavar os pratos e panelas, limpar bem os restos de comida e jogue-os na lixeira; usar regador para molhar as plantas em vez de utilizar a mangueira; acumular a roupa e lave de uma só vez; utilizar a máquina de lavar somente quando estiver na capacidade total; não utilizar a bacia sanitária como lixeira; tomar banhos rápidos; fechar o registro do chuveiro enquanto se ensaboa; não deixar a torneira aberta enquanto escova os dentes ou faz a barba.
Disponibilidade de água doce no planeta Leia o trecho da reportagem a seguir.
[...]
O Brasil é dono de 12% da disponibilidade de água doce do planeta. A falta de planejamento e de investimentos, a má gestão da água, o crescimento populacional, além das mudanças climáticas, têm feito com que os brasileiros sofram mais, a cada ano, com a falta d’água.
[...]
IGLESIAS, Simone; GAMARSKI, Rachel. 23% das cidades brasileiras sofreram com a falta d’água em 2017. Bloomberg , São Paulo; Rio de Janeiro, 2018. Disponível em: https://www.bloomberg.com.br/blog/23-das-cidades-brasileirassofreram-com-falta-dagua-em-2017/. Acesso em: 18 jun. 2022. Debata com seu grupo:
1 | O que significa dizer que “o Brasil é dono de 12% da disponibilidade de água doce do planeta”? Resposta no Manual do Professor.
2 | Suponha que seu grupo é responsável pela prefeitura de uma cidade que sofre com a seca em determinado período do ano. Quais seriam as propostas do grupo para solucionar o problema da falta de água no município?
Segundo a ONU, cada pessoa necessita de, aproximadamente, 110 litros de água por dia para atender às necessidades de consumo e higiene.
3 | Faça uma lista com as atitudes que, se colocadas em prática, economizariam água. Você pode pensar em atitudes pessoais, coletivas ou do poder público. Resposta no Manual do Professor.
Os animais de grande porte escassearam e os pequenos se tornaram dominantes, mas praticamente não houve extinções globais na Mata Atlântica, de acordo com estudos realizados a partir da base de dados Atlantic Series, cuja elaboração reuniu cerca de 400 biólogos, ecólogos e engenheiros florestais do Brasil e de outros países. [...]
A floresta que acompanha o litoral, entrando no interior de São Paulo e Minas Gerais, ocupa cerca de 15% da área estimada há cinco séculos, quando começou a colonização europeia, e se
No Brasil, não existem animais enormes como os que são encontrados na África. Entre os maiores animais das matas brasileiras estão a onça-pintada, a onça-parda, a anta, a capivara, entre outros.
A identificação da presença desses animais nas matas ocorre, principalmente, de duas formas: armadilha fotográfica e coleta de fezes dos animais. Esses são os modos mais simples e menos invasivos de obter informações sobre os animais.
Para mais informações sobre economia de água acesse: http://site.sabesp.com.br/site/sociedade-meioambiente/dicas.aspx?secaoId=450 (acesso em 2 ago. 2022).
encontra dividida em centenas de pedaços, a maioria com menos de 1 quilômetro quadrado.
“Mesmo com uma redução de 85% da área da Mata Atlântica, não houve uma extinção em massa, pelo menos não ainda”, diz o biólogo Mauro Galetti, professor da Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Rio Claro, e um dos coordenadores do trabalho. “Houve extinções locais, como a do macaco monocarvoeiro ( Brachyteles arachnoides), que ocorria em boa parte da Mata Atlântica e hoje é raríssimo, mas encontramos poucas extinções globais entre as 2 mil espécies já examinadas.” Três espécies de aves – a caburé-de-pernambuco ( Glaucidium moorerorum), o pararu (Claravis geoffroyi) e o tietê-de-coroa (Calyptura cristata) – não são avistadas há mais de 20 anos e provavelmente já desapareceram.
[...]
Dos trabalhos, emergem também as relações entre os animais e as plantas. [...] Um dos destaques foi um tipo de árvore encontrada em encostas e margens de córregos, a capororoca (Myrsine coriacea). Essa espécie tinha o maior número de dispersores: seus frutos atraem 83 espécies de animais, como gralhas, jacus, bugios, sabiás e outras aves. O macaco muriqui (Brachyteles arachnoides) e o sabiá-laranjeira (Turdus rufiventris) despontaram como os frugívoros com as dietas mais diversificadas, por se alimentarem dos frutos, respectivamente, de 137 e 121 espécies de plantas. “A elucidação das relações entre fauna e flora, como frugivoria, herbivoria, dispersão e polinização, é fundamental para sustentar a definição de grupos funcionais de espécies a serem usadas na restauração florestal”, comenta o biólogo Ricardo Rodrigues [...] FIORAVANTE, Carlos. As metamorfoses da Mata Atlântica. Pesquisa Fapesp, São Paulo, n. 267, p. 44-47, maio 2018. Disponível em: https://revistapesquisa. fapesp.br/as-metamorfoses-da-mata-atlantica/. Acesso em: 2 ago. 2022.
O hábito alimentar de animais é descrito conforme os alimentos que consomem.
Faça uma leitura coletiva do texto da seção e explique o significado das palavras desconhecidas dos estudantes. Uma discussão sobre as informações apresentadas no artigo, como o desaparecimento de espécies e a relação entre animais frugívoros e as plantas.
1. Os frutos da capororoca servem de alimento para muitas espécies de animais (aves e mamíferos, principalmente). Como são dispersadas facilmente, suas sementes têm mais chance de germinar afastadas da planta mãe. Isso favorece a manutenção da espécie nas matas.
2. É difícil ter certeza do desaparecimento (extinção) total de uma espécie, particularmente, se ela ocupa uma grande área. Por outro lado, espécies que vivem em áreas menores ou áreas restritas são consideradas extintas quando não há registros da sua presença por muito tempo. A ausência de fotografia, fezes ou indícios indiretos, como pegadas e carcaças são indicações de que a espécie deve estar extinta ou sua população está muito reduzida. É o caso das aves caburé-de-pernambuco, o pararu e o tietê-de-coroa.
1 | Árvores como a capororoca conseguem dispersar suas sementes mais facilmente e garantir a sobrevivência da espécie na mata. Justifique essa afirmação.
Frugívoro: comedor de frutos. Frugivoria: relação ecológica entre os animais e os frutos que eles consomem.
Herbivoria: relação ecológica entre os animais e as plantas das quais se alimentam.
2 | Como a ciência sabe se uma espécie está extinta ou não? Resposta no Manual do Professor.
1. É provável que os estudantes respondam que o desmatamento, queimadas, caça predatória, poluição ambiental e o descarte inadequado de resíduos sólidos ou líquidos causam danos ao ambiente e contribuem com a diminuição da biodiversidade.
2. Muitas ações humanas visam à preservação da natureza e da biodiversidade, por exemplo, a pesquisa e preservação de espécies ameaçadas, como a realizada pelos pesquisadores da imagem. A separação e a reciclagem de resíduos também é uma ação que favorece a preservação dos recursos naturais, como retrata a imagem dos cestos de coleta de material reciclável.
3. Algumas possíveis respostas são: desenvolvimento de projetos de estudo e preservação do ambiente natural e da biodiversidade; manutenção de política públicas de ampliação do saneamento básico; fiscalização contra queimadas e desmatamento em áreas de preservação; apoio ao desenvolvimento de tecnologia não poluidora e redução do uso de combustíveis fósseis; pesquisa e implantação de usinas geradoras de energia renovável; entre outras ações de responsabilidade do poder público.
No âmbito individual, os alunos possivelmente dirão: redução do consumo de produtos que geram resíduos; uso de transporte coletivo e não poluidor em vez de usar veículos individuais e poluidores; separação de resíduos recicláveis usados no dia a dia e envio para centros de reciclagem; redução do consumo de energia elétrica e outras fontes de energia, entre outras ações.
Observe as fotos a seguir.
1 | Quais dessas ações humanas prejudicam o meio ambiente? Resposta no Manual do Professor.
2 | Comente a seguinte afirmação: “Toda ação humana interfere negativamente no ambiente natural”. Justifique sua resposta considerando as imagens observadas.
Resposta no Manual do Professor.
3 | Cite três atitudes do ser humano que contribuem para a preservação do ambiente natural e da biodiversidade.
Resposta no Manual do Professor.
UNIDADE 2 — Vida e evolução 182
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
4 | Observe as ilustrações, identifique as atitudes indevidas quanto ao uso da água e escreva no caderno de que forma essas atividades podem ser realizadas sem desperdiçar água.
Peça para os alunos realizarem uma pesquisa sobre o tempo de decomposição de diferentes materiais. Estimule-os a procurar informações em diferentes fontes, como livros, revistas e páginas confiáveis da internet.
O objetivo da pesquisa sobre o tempo de decomposição dos materiais é salientar que alguns deles, particularmente os de origem orgânica, são decompostos mais facilmente que o vidro, alumínio e o plástico. Auxilie-os alunos a se organizar para responder as perguntas. Para isso, ajude-os a identificar o problema que estão tentando resolver. Incentive-os a anotar de modo organizado as observações. Ajude-os a procurar as palavras científicas mais adequadas para descrever os resultados. Auxilie-os a reconhecer que conclusões são possíveis no tempo de realização da atividade.
5 | Segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), o Brasil explora cerca de 20% do seu potencial hidrelétrico. Isso significa que o país ainda dispõe de quatro quintos do seu potencial hidrelétrico não explorado. Faça um gráfico para representar o potencial hidrelétrico aproveitado e o potencial que ainda pode ser explorado? Os estudantes podem fazer um
Experimento de decomposição
No solo em que pisamos, há grande variedade de seres vivos macroscópicos, como as minhocas, ou microscópicos, como bactérias e alguns fungos. Os seres vivos, a água e o gás oxigênio, entre outros elementos, interferem na transformação dos materiais que estão no solo.
Será que todos os materiais em contato com o solo mudam sua forma e ao mesmo tempo?
Para descobrir a resposta, faça a atividade a seguir.
Material:
• 1 frasco de vidro transparente com tampa de, aproximadamente, 500 mL
• água
• 1 colher de sopa
• terra de jardim (camada superficial do solo)
Um aspecto muito importante é o desenvolvimento da autonomia dos alunos, pois eles terão de responder às questões cujas respostas dependem da observação e interpretação de fenômenos que eles estão estudando.
• 1 prego pequeno de ferro
• 1 pedaço de papel
• 1 pedaço de giz
• 1 pedaço de plástico
Procedimento
A. Com o auxílio da colher, coloque a terra no frasco de vidro até ocupar 2/3 de seu volume máximo.
B. Enterre o prego, o papel, o giz e o plástico entre a terra e o vidro de forma que seja possível vê-los do lado de fora. Os objetos devem ficar, no mínimo, a cerca de 2 cm de distância um do outro.
C. Coloque água na terra para que ela fique bem úmida, mas sem acumular água no fundo do frasco.
D. Faça alguns furos na tampa e depois tampe o frasco. Coloque o frasco em um local iluminado e arejado. Molhe a terra sempre que notar que ela está ficando seca.
Responda:
1 | O que você espera que aconteça a cada um dos objetos após uma semana?
Resultados
Resposta pessoal. Os estudantes podem levantar suas hipóteses, isto é, indicar razões para acreditar que determinado material vai se decompor mais rapidamente que outro, ou que mudará de cor etc.
A cada dois dias, verifique a aparências dos objetos colocados no vidro. Copie a tabela no caderno e anote suas observações durante um mês.
Data Prego Papel Giz Plástico
Depois de completar a tabela, responda:
2 | Qual é o objetivo do experimento?
Saber se todos os materiais decompõem-se do mesmo modo e ao mesmo tempo.
3 | O que foi observado (alterações) em cada material?
É provável que os estudantes respondam que o plástico não sofreu alterações perceptíveis, mas o papel, o giz e o prego, sim.
4 | Quais foram os resultados obtidos? É provável que os estudantes digam que o prego oxidou (ou enferrujou), o giz dissolveu, surgiram fungos no papel e o plástico não se alterou.
5 | Suas hipóteses foram confirmadas? Resposta pessoal.
6 | O que você concluiu? Materiais diferentes alteram-se de modo diferente em tempo diferente.
UNIDADE 2 — Vida e evolução 184
Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.
Há uma enorme variedade de corpos celestes no Universo, como estrelas, planetas, galáxias e cometas, que são objetos investigados por muitos cientistas.
A imagem a seguir é a reprodução de uma pintura do artista holandês Vincent van Gogh (1853-1890). Observe-a atentamente.
Após analisar a pintura, responda:
1 | Os pontos luminosos no céu pintado por Van Gogh são todos iguais? O que eles representam? Resposta no Manual do Professor.
2 | Qual é a importância de conhecermos a posição e a movimentação dos astros no céu? Resposta pessoal.
Eles podem dar respostas variadas a essa pergunta, inclusive envolvendo o campo da Astrologia. Entretanto, é importante chamar a atenção dos estudantes para os fatos aceitos pela Ciência: a presença da Lua influencia fisicamente a Terra, proporcionando a dinâmica de marés; os movimentos da Terra definem a duração do dia e do ano; a posição das estrelas no céu permite a uma pessoa orientar-se espacialmente. Isso foi fundamental para quem, no passado, conduzia embarcações em mar aberto. Hoje, podemos nos orientar pelo GPS.
Resposta:
1. É possível que a intenção do pintor fosse representar as estrelas com os pontos luminosos. Esses pontos, porém, não são todos iguais. Isso ocorre porque Van Gogh, provavelmente, tentou retratar um céu noturno e limpo e manter alguns de seus aspectos, como a diferença de brilho dos pontos luminosos.
Competências gerais: 1, 3 e 6
Competências específicas: 1
Objetos do conhecimento
• Composição, estrutura e localização do Sistema Solar no Universo
• Astronomia e cultura
• Vida humana fora da Terra
• Ordem de grandeza astronômica
• Evolução estelar
Habilidades: EF09CI14, EF09CI15, EF09CI16 e EF09CI17
Tema contemporâneo transversal: Multiculturalismo
Temas para o desenvolvimento desta unidade:
• Calendários de diversos povos
• O Sistema Solar
• Característica dos planetas do Sistema Solar
• Objetos menores do Sistema Solar
• Estrelas e galáxias
• Estrutura do Universo
• Distâncias no Universo
• Estrelas e sua evolução
• Evolução do Sol
• Viagens espaciais
• Condições para vida humana fora da Terra
• Visões do céu de distintas culturas
Questione os estudantes: Há estrelas com brilhos diferentes no céu?
Será que todos os pontos brilhantes que vemos no céu noturno são estrelas? Uma reflexão que pode ser feita com eles é a seguinte: A Lua, quando iluminada pelo Sol, reflete sua luz que chega até a Terra, certo? Imagine que o mesmo aconteça com outro astro que está mais distante de nós. O que veríamos nesse caso? Provavelmente, veríamos um ponto luminoso, assim como as estrelas, porém de tamanhos diferentes.
Estimule o debate sobre a questão 2. Nesse momento, não responda diretamente a essa questão para os estudantes. Ao final do capítulo, voltaremos a ela, pois desejamos estimular o interesse deles pelo tema do capítulo.
Objetos do conhecimento
• Composição, estrutura e localização do Sistema Solar no Universo
• Astronomia e cultura
Habilidades: EF09CI14, EF09CI15
Temas para o desenvolvimento deste capítulo:
• Calendários de diversos povos
• O Sistema Solar
• Característica dos planetas do Sistema Solar
• Objetos menores do Sistema Solar:
• Estrelas e galáxias
• Estrutura do Universo
O conhecimento sobre o espaço e os seus componentes ajuda o ser humano a conhecer o próprio planeta.
A inferência com base nos dados indiretos permite a compreensão da composição dos planetas e das galáxias. A concepção sobre o espaço muda à medida que o conhecimento se amplia.
Se tiver oportunidade de usar a internet, sugerimos que utilize o link http://www.eso.org/public/videos/ eso1137d/ (acesso em: 20 jun. 2022) e a atividade a seguir para introduzir o tema desta unidade e instigar a curiosidade dos estudantes.
Trata-se de um vídeo que mostra a aproximação de determinada região do céu.
Após a reprodução do vídeo, proponha as questões a seguir.
1. O que você vê inicialmente na imagem?
Muitos pontos brilhantes, que aparentemente são estrelas.
2. No começo do vídeo, é possível perceber se há algo diferente de pontos brilhantes?
Não. Há alguns elementos mais brilhantes e outros menos brilhantes. Eles apresentam diferentes cores, mas todos se parecem com pontos.
A observação do céu é uma das atividades mais antigas dos seres humanos. Podemos encontrar registros das estrelas, do Sol e da Lua na literatura, pintura, escultura, música, mitologia, nos textos dos sábios do passado, entre outros modos de expressão da cultura dos povos de todos os tempos.
Práticas presentes no dia a dia de comunidades que não organizam o conhecimento por meio da escrita são, muitas vezes, desvalorizadas. Esse é o caso dos povos indígenas que habitam atualmente a Amazônia e os que ocupavam as terras do Brasil antes da colonização. Muitos pesquisadores estudam os conhecimentos dos indígenas brasileiros, os quais são transmitidos oralmente, por meio de grafismos em rituais, das lendas e dos mitos.Entre os que estudaram a astronomia indígena está o professor Germano Bruno Afonso.
O professor Germano B. Afonso escreveu um artigo cujo título é: O céu dos índios do Brasil. A seguir, leia trechos desse texto.
Há milênios, o homem observou que havia variações no clima e que os animais, as flores e os frutos eram influenciados pelas estações do ano. Assim, ele começou a registrar os fenômenos celestes, principalmente os movimentos aparentes do Sol, da Lua e das suas constelações, para auxiliar na sobrevivência em sociedade. Pela observação do céu, os indígenas determinavam o tempo das chuvas, do plantio e da colheita, a duração do dia, mês, ano e das marés. Associavam as fases da Lua à agricultura local, para o controle natural das pragas. Desenhavam no céu suas constelações, fazendo do firmamento o esteio de seu cotidiano. Segundo os pajés, a terra nada mais é do que um reflexo do céu. Assim, o conhecimento do céu auxilia na sobrevivência em sociedade e está intrinsicamente ligado à cultura indígena, tais como em seus mitos, rituais, músicas, danças e artes.
[...]
Ao longo do ano, os indígenas que habitam o Brasil relacionam as posições do Sol e de suas constelações com períodos de chuva e estiagem (no norte) ou de calor e frio (no sul). Dessa maneira, eles constroem seus calendários locais, que marcam as épocas de trabalhos agrícolas, floração, frutificação, reproduções de peixes e animais, festas, aparecimentos de doenças e procedimentos de proteção realizados pelos pajés. Para eles, a terra nada mais é do que um reflexo do céu.
AFONSO, Germano Bruno. O céu dos índios do Brasil. In: REUNIÃO ANUAL DA SOCIEDADE BRASILEIRA PARA O PROGRESSO DA CIÊNCIA (SBPC), 66., 2014, Rio Branco. Anais [...]. Rio Branco, 2014. Disponível em: http://www.sbpcnet.org.br/livro/66ra/PDFs/arq_1506_1176.pdf. Acesso em: 3 ago. 2022.
3. Depois do zoom, você consegue perceber alguma diferença? Sim. Após o zoom, um dos pontos parece uma mancha.1 | Em que se baseiam os calendários dos indígenas estudados pelo professor Germano? Eles relacionam as constelações e a posição do Sol observadas no céu com acontecimentos importantes para a comunidade indígena, como as variações no clima e os eventos a elas relacionados.
2 | Por que os calendários são importantes para os povos indígenas que habitam o Brasil? Resposta no Manual do Professor.
As constelações indígenas são interpretadas de maneira diferente das estabelecidas pela cultura ocidental. Por exemplo, as constelações da Ema e do Homem Velho estão relacionadas aos períodos de inverno e verão. As constelações são constituídas por um grupo de estrelas e pelas manchas claras da Via Láctea. A astronomia de alguns povos indígenas identifica mais de cem constelações, um número superior ao determinado pela União Astronômica Internacional (UAI).
Calendários de diferentes civilizações
Organize-se em grupo para fazer a pesquisa. Cada componente do grupo pode pesquisar um ou dois calendários das culturas sugeridas: calendário asteca, maia, hindu, indígena brasileiro, judaico, muçulmano e chinês. Orientações no Manual do Professor.
Utilize fontes confiáveis para fazer a pesquisa. Se necessário, peça ajuda ao professor, que poderá suprimir algum calendário ou incluir o de outra cultura. Consulte livros da biblioteca, páginas da internet, revistas ou outra fonte.
Organize as pesquisas realizadas pelo grupo em um texto único para entregá-lo ao professor. O trabalho pode ser feito em papel ou em arquivo digital, desde que em comum acordo com o professor de Ciências. Lembre-se de indicar as fontes consultadas e de ilustrar o trabalho final.
O professor Germano, natural de Ponta Porã (MS), de origem guarani, estudou Física na Universidade do Paraná e concluiu sua formação em Astronomia na França. Leia para os estudantes o obituário escrito por Marina Pilato e publicado no jornal curitibano Gazeta do Povo em 19 de setembro de 2021.
Para os povos indígenas, não há separação entre céu e terra, um é a continuação do outro. A organização das constelações está diretamente ligada ao dia a dia deles. Esse universo cultural foi amplamente desbravado pelo cientista e professor aposentado de Física da Universidade Federal do Paraná (UFPR), Germano Bruno Afonso, no trabalho que desenvolveu durante grande parte da vida, aliando o conhecimento tradicional indígena à astronomia como ciência acadêmica. Ele foi essencial na divulgação dessa sabedoria ancestral. Germano morreu no dia 26 de agosto, aos 71 anos, vítima de Covid-19.
Fonte: PILATO, Marina. Germano Bruno Afonso: cientista era apaixonado pelos “segredos do céu”. Gazetadopovo, Curitiba, 2021. Disponível em: https:// www.gazetadopovo.com.br/parana/mortegermano-bruno-afonso/ (acesso em: 3 set. 2022).
Você pode consultar páginas da internet que relatam o trabalho e a obra do professor Germano na divulgação e popularização da Astronomia indígena. Dessa forma, estará mais preparado para responder às possíveis dúvidas dos estudantes.
Em relação ao ensino de Astronomia, a visão do professor Germano era muito clara, pois ele defendia que:
“Devemos ressaltar o valor pedagógico do ensino da astronomia indígena para os alunos do ensino fundamental de todo o Brasil, por se tratar de uma astronomia baseada em elementos sensoriais (como as Plêiades e a Via Láctea), e não em elementos geométricos e abstratos, e também por fazer alusão a elementos da nossa natureza (sobretudo fauna e flora) e história, promovendo autoestima e valorização dos saberes antigos, salientando que as diferentes interpretações da mesma região do céu, feitas por diversas culturas, auxiliam na compreensão das diversidades culturais.”
Resposta
2. Os calendários indígenas marcam momentos importantes para a agricultura e a coleta de alimentos, como o plantio, a floração, o período da reprodução de peixes, o período de chuvas e de seca, entre outros eventos. Eles identificam também os períodos mais frios e mais quentes do ano.
Fonte: AFONDO, Germano B. Astronomia indígena. In: REUNIÃO ANUAL DA SBPC, 61., 2009, Manaus. Anais [...]. Manaus: SBPC, 2009. Disponível em: http://www. sbpcnet.org.br/livro/61ra/conferencias/ co_germanoafonso.pdf (acesso em: 3 set. 2022)
Acompanhe a organização dos grupos e a distribuição de tarefas para cada estudante. Se possível, proponha alguma fonte de consulta de um dos calendários sugeridos para a pesquisa.
O relatório final dos grupos pode ser entregue em papel ou em arquivo digital. Escolha a forma que for mais conveniente para todos ou considere os objetivos (projeto pedagógico) para o 9º ano.
Antes de iniciar o trabalho, explique aos estudantes quais informações devem ser incluídas na pesquisa e, se possível, faça uma aula na sala de informática da escola e utilize sites de busca para atingir os objetivos dessa tarefa.
O avanço da tecnologia dos telescópios e das navegações espaciais levou a descobertas que ampliaram muito o conhecimento sobre os objetos que compõem o Sistema Solar e alargaram seus limites conhecidos. Gradativamente, são obtidas novas informações sobre os múltiplos objetos que o compõem, e a antiga visão que se tinha de um sistema que não ia muito além de Plutão está definitivamente superada. Novos objetos vêm sendo descobertos além da órbita de Netuno e, por isso, são conhecidos como objetos transnetunianos. Entre eles, estão incluídos desde corpos pequenos, como asteroides, até objetos maiores do que Plutão. Hoje, acredita-se que o Sistema Solar tem a forma aproximada de uma bolha, limitada pela nuvem de Oort, mas ainda não se tem precisão a respeito do seu limite, de modo que não se sabe exatamente até onde ele se estende, ou melhor, até onde vai a atração gravitacional do Sol.
Nesse texto, tratamos principalmente dos elementos mais conhecidos do Sistema Solar e apresentamos levemente os componentes das regiões limítrofes.
Assim como a Terra, há muitos outros objetos girando ao redor do Sol, e todo esse conjunto forma o Sistema Solar.
Glossário
Reação nuclear: qualquer reação em que ocorre modificação no núcleo dos átomos.
O maior de todos os componentes do Sistema Solar é o Sol, que é uma estrela, uma enorme esfera de gases muito quentes, capaz de gerar energia por meio de reações nucleares
Depois do Sol, os maiores objetos do Sistema Solar são os planetas, cuja representação esquemática encontra-se no infográfico a seguir. Há, ainda, os planetas-anões, os asteroides, os satélites, os cometas e os meteoroides, além de poeira e gás espalhados entre os objetos.
188 UNIDADE 3 — Sistema Solar
Os planetas do Sistema Solar recebem muitas classificações, uma delas os separa em rochosos – Mercúrio, Vênus, Terra e Marte – e gasosos –Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Evidentemente, essa classificação baseia-se na estrutura material dos planetas, predominantemente de rochas, no primeiro caso, e de gases, no segundo. Essa mesma classificação pode denominar os primeiros de telúricos, ou seja, semelhantes à Terra, e jovianos, semelhantes a Júpiter. Veja que o caso é apenas de mudança de nomenclatura, e não de características.
Outra classificação denomina Mercúrio e Vênus de planetas interiores, e Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno de planetas exteriores. Essa classificação deve-se à posição dos planetas em relação ao Sol e à Terra. Os interiores estão mais próximos do Sol do que a Terra, e os exteriores, mais distantes.
Essas classificações obedecem a interesses de distintas áreas de estudo e estão aqui citadas como informação para esclarecer possíveis dúvidas que possam surgir em consultas à literatura da área.
Os planetas têm tamanhos muito diferentes, desde Mercúrio, o menor, com diâmetro de 4 880 km, até Júpiter, o maior, com diâmetro de 142 800 km.
Eles variam também quanto a outros aspectos, como a temperatura, que em Netuno, por exemplo, é de 220 °C negativos, em média, enquanto em Vênus ela é de aproximadamente 460 °C positivos.
O período de rotação de cada planeta também é muito variável, e o de translação pode ser bem maior que o da Terra.
A ilustração é uma representação didática do Sistema Solar. Atentar para o fato de que ela está fora de escala de tamanho.
Se possível, mostre aos estudantes o vídeo indicado a seguir. Por meio de animação, ele mostra a posição e a translação dos planetas do Sistema Solar e como seria a movimentação dos planetas se a Terra fosse o centro do Sistema Solar (geocentrismo, teoria que foi abandonada há vários séculos). Enfatize que esta é apenas uma representação e que os períodos de rotação dos planetas não estão na proporção correta. Os períodos dos planetas externos são muito maiores do que o vídeo faz crer.
Solar System Video foi produzido por Space Time Videos. A animação tem 2min40s e pode ser encontrada em: https://www.youtube.com/ watch?v=z8aBZZnv6y8 (acesso em: jun 2022).
NETUNO: planeta mais distante do Sol, está 30 vezes mais distante dele do que a Terra. Netuno leva cerca de 165 anos terrestres para completar seu período de translação, é do tipo gasoso e tem diâmetro igual a 3,5 vezes o da Terra.
VÊNUS: classificado como um planeta rochoso, seu período de translação é de 225 dias terrestres. Vênus tem dimensões parecidas com as da Terra, ou seja, seu diâmetro é igual a 0,97 vezes o diâmetro terrestre.
JÚPITER: o maior planeta do Sistema Solar, com diâmetro pouco mais de 11 vezes o da Terra. É um planeta do tipo gasoso. Seu período de translação é de 11,9 anos terrestres e está 5,2 vezes mais distante do Sol do que a Terra.
TERRA: é um planeta do tipo rochoso que tem um satélite natural – a Lua. Seu período de translação é de 365,24 dias.
MERCÚRIO: primeiro planeta do Sistema Solar, seu período de translação é de 88 dias terrestres. Mercúrio é um planeta do tipo rochoso, com diâmetro igual a 0,39 vezes o da Terra.
MARTE: de coloração avermelhada, é um planeta do tipo rochoso. Seu período de translação é de aproximadamente 687 dias terrestres, e ele tem dois pequenos satélites – Fobos e Deimos. O diâmetro de Marte é praticamente a metade do diâmetro da Terra, 0,53 vezes.
O vídeo indicado a seguir apresenta o planejamento de uma viagem ao planeta Marte. A viabilidade dessa viagem existe, uma vez que a tecnologia espacial atual garante proteção para os equipamentos de navegação e para os astronautas. No entanto, ainda há enormes dificuldades a serem vencidas para a concretização dessa viagem.
Marte 2018: saiba tudo sobre a “primeira viagem tripulada ao planeta vermelho” foi produzido pela Superinteressante. O vídeo tem 5min26s e pode ser visto em: https:// www.youtube.com/watch?v=SDLUH gXpuQg (acesso em: 20 jun. 2022).
Após exibir o vídeo, pergunte à turma: O que foi descrito no vídeo aconteceu conforme o previsto?
Peça aos estudantes para fazer suposições sobre o que pode ter impedido ou prejudicado o planejamento da “primeira viagem tripulada à Marte”.
URANO: planeta do tipo gasoso. Seu tempo de translação é de 84 anos terrestres. Está 19,2 vezes mais distante do Sol do que a Terra, e seu diâmetro é 3,8 vezes o da Terra.
SATURNO: é um planeta do tipo gasoso. Seu tempo de translação é de 29,5 anos terrestres. Saturno está 9,5 vezes mais distante do Sol do que a Terra, e seu diâmetro é 9,5 vezes o da Terra.
O custo de uma viagem tripulada a Marte é muito alto. Peça aos estudantes para discutir a seguinte questão: vale a pena gastar esses recursos financeiros considerando os problemas que grande parte da população enfrenta em muitas regiões aqui na Terra, como a fome e a falta de saneamento básico?
Pode-se explorar o fato de que a Terra, segundo o conhecimento atual, é o único planeta do Sistema Solar que tem vida. Por exemplo, a comparação entre a temperatura média da Terra e a dos outros planetas pode ser discutida com o objetivo de entender quais características de cada planeta tornam difícil o desenvolvimento da vida. A presença de atmosfera é outro assunto interessante a ser discutido.
Mercúrio, por ser o planeta mais próximo do Sol, dificilmente é visto. Na Antiguidade, pensava-se que se tratava de dois objetos diferentes, pois ora era visto no início da noite (logo após o pôr do sol), ora de manhã (pouco antes do nascer do sol). Só muito mais tarde ele foi reconhecido como um único astro.
A atmosfera de Mercúrio é muito tênue, e sua superfície é recoberta por inúmeras crateras causadas por impactos de outros objetos celestes.
Por ser o planeta que se move mais rapidamente, foi chamado pelos gregos de Hermes, o veloz mensageiro dos deuses. Os romanos denominavam esse planeta de Mercúrio, o deus dedicado ao comércio.
Glossário
Tênue: pouco, escasso.
Vênus também era percebido pelos antigos como dois astros diferentes, aos quais davam os nomes de Lúcifer e Vésper. Mais tarde, quando descobriram que se tratava do mesmo astro, atribuíram-lhe o nome de Vênus, deusa romana da beleza e do amor, por ser o corpo mais brilhante à noite, depois da Lua.
A pressão da atmosfera de Vênus equivale a 90 vezes a da atmosfera terrestre. Essas condições levam à produção de densas nuvens, o que dificulta a observação de sua superfície.
Apesar de Vênus estar mais afastado do Sol, sua temperatura é mais elevada que a de Mercúrio por causa do efeito estufa.
A Terra é o terceiro planeta em relação à distância do Sol. É o único, no Sistema Solar, que tem grande quantidade de gás oxigênio na atmosfera e grande quantidade de água, elementos necessários à vida como a conhecemos.
A Terra recebeu esse nome em homenagem à deusa Gaia, mãe dos primeiros deuses. O termo geo (Terra) vem do nome dessa deusa. Os cálculos para a determinação da idade da Terra são feitos por meio das rochas radioativas encontradas na crosta terrestre. As mais antigas datam de 3,8 bilhões de anos.
Mais dados sobre os planetas do Sistema Solar podem ser obtidas no site da Nasa: https://solarsystem. nasa.gov/ (acesso em: 30 ago. 2022). Esse site traz inúmeras informações a respeito do Sistema Solar, dos planetas e seus satélites e dos objetos menores. Há desde dados numéricos sobre as características dos objetos e suas órbitas até informações referentes às missões que foram realizadas para explorar esses objetos. Há ainda galerias com muitas fotos.
Marte é o quarto planeta em relação à distância do Sol. Sem dúvida, é o que mais originou superstições e contos. Recebeu esse nome em razão de sua cor avermelhada, relacionada a Marte, deus da guerra.
O solo de Marte é avermelhado por causa da presença de óxido de ferro (ferrugem). Sua atmosfera, bem menos espessa que a da Terra, é constituída principalmente de monóxido de carbono, dióxido de carbono, vapor de água e nitrogênio, e a quantidade de gás oxigênio corresponde a um milésimo da quantidade existente na Terra.
As características da superfície marciana, com formações semelhantes a leitos de rios e encostas, sugerem que, no passado, o planeta pode ter tido uma atmosfera mais densa e água líquida fluindo por sua superfície.
Júpiter é o maior dos planetas do Sistema Solar. Recebeu o nome do deus romano supremo, que corresponde a Zeus na mitologia grega.
Nele há uma quantidade enorme de furacões, dos quais se destaca o furacão conhecido como a Grande Mancha Vermelha.
Sua composição é predominantemente de gás e líquido e supõe-se que contenha um núcleo denso e rochoso, mas o que se pode observar do planeta são somente nuvens multicoloridas distribuídas em forma de cinturões.
Júpiter tem um sistema de anéis, muito tênues e formados principalmente de diminutas partículas de materiais sólidos, que pouco refletem a luz. Por esse motivo, eles só podem ser observados da Terra com grandes telescópios.
O conjunto de anéis de Saturno é o único que pode ser observado da Terra.
Saturno é o segundo maior planeta do Sistema Solar. Ele recebeu o nome do deus do tempo para os romanos, que corresponde ao deus Cronos na mitologia grega.
É famoso por seus anéis, formados por milhares de pedaços de rochas, provavelmente originários de um satélite natural, como a Lua, que se despedaçou, e por blocos de gelo. Sua atmosfera é composta, principalmente, de hélio e hidrogênio.
Urano foi o primeiro planeta a ser desco berto por meio de telescópio, e recebeu o nome do deus do céu. Sua atmosfera é composta basicamente de hidrogênio, hélio e metano, e seu interior é formado, principalmente, por gelo e rochas.
Tem um sistema de anéis menos espessos que os de Saturno. Eles são formados por materiais escuros, o que dificulta observá-los a partir da Terra.
O nome Netuno é proveniente do deus romano do mar, equivalente ao deus grego Poseidon.
Esse planeta tem um núcleo sólido, com dimensões comparáveis às da Terra, e atmosfera formada de hidrogênio, hélio e metano, o que lhe confere a cor azulada. Essa atmosfera é dinâmica, com tormentas, furacões e ventos que atingem velocidades de até 2 000 km/h.
O planeta é circundado por um sistema de quatro anéis muito tênues, compostos de partículas de pó.
Não é possível representar na mesma escala e na mesma folha de papel as dimensões dos planetas e de suas órbitas ao redor do Sol. No link http://planetario.up.pt/pt/recursos/ SistSolarEscala (acesso em: 31 ago. 2022), há uma descrição da representação dessas relações que pode ser compartilhada com os estudantes.
Resposta:
1. A capacidade de observação foi determinante para as descobertas científicas relacionadas ao céu. A construção de instrumentos que permitiram observações mais detalhadas propiciou novas descobertas e novos conhecimentos.
Há mais de 25 séculos, os gregos deram a denominação de planeta a cinco objetos celestes que pareciam estrelas, mas não se comportavam como elas. Enquanto as estrelas mantêm sua posição umas em relação às outras no céu, aqueles cinco astros caminhavam entre elas, mudando de posição, por isso foram chamados de errantes (planetas). Eram eles Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno. Apesar de aparecerem como objetos brilhantes no céu, os planetas não emitem luz própria.
No século XVII, com a consolidação das ideias de Copérnico de que a Terra girava ao redor do Sol, ela também passou a ser considerada um planeta.
Em 1781, William Herschel (1738-1822) descobriu o planeta Urano. Netuno foi observado pela primeira vez em setembro de 1846, no observatório astronômico de Berlim.
Em 1930, Clyde Tombaugh (1906-1997), astrônomo norte-americano, descobriu Plutão, considerado um planeta na época.
Glossário
Observatório astronômico: onde os astros são observados por meio de instrumentos como telescópios e radiotelescópios, entre outros.
Com o aperfeiçoamento dos telescópios, mais e mais objetos passaram a ser descobertos no Sistema Solar, o que exigiu uma definição mais rigorosa do que seria um planeta. Em 2006, a União Astronômica Internacional (UAI) redefiniu o que deveria ser considerado um planeta no Sistema Solar: um objeto celeste que tem órbita ao redor do Sol, forma arredondada e dimensão predominante entre os objetos que se encontram em órbitas próximas. Desse modo, sua massa é suficientemente grande para remover, por meio de colisões ou de captura, outros corpos de dimensões menores cujas órbitas estão próximas. A partir dessa definição, o Sistema Solar passou a contar com oito planetas: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Plutão, até então considerado o nono planeta do Sistema Solar, perdeu essa condição e passou a ser classificado como planeta-anão.
Responda às questões.
1 | O que foi determinante para a descoberta de cada um dos planetas do Sistema Solar?
2 | A respeito das mudanças nas definições de planetas, é possível afirmar que elas se manterão assim para sempre? Por quê? Não, porque, conforme os instrumentos de investigação são aperfeiçoados, novas informações são obtidas e o conhecimento vai se modificando.
Sistema Solar
Leia a letra e ouça a música Sistema Solar, composta por Ana Person e produzida pela gravadora Tratore, em: https://www.letras.mus.br/ana-person/1222062/ (acesso em: 3 ago. 2022).
A letra dessa música foi composta em 2000, quando a filha da autora construía um modelo do Sistema Solar como atividade escolar.
1 | Há uma incorreção científica na letra dessa música. Qual é ela?
Plutão é considerado atualmente um planeta-anão.
2 | A filha da compositora levou para a escola um trabalho escolar com erro científico? Justifique. Não havia erro no trabalho escolar, pois, até 2006, Plutão era considerado o nono planeta do Sistema Solar.
1 | Do movimento de qual astro nos valemos para estabelecer a duração do dia?
Do movimento de rotação da Terra.
2 | Por que podemos usar o ciclo lunar como uma medida de tempo?
Porque ele se repete em intervalos de tempo iguais.
3 | O que é um planeta? Quais são os planetas do Sistema Solar?
4 | Em relação ao Sistema Solar, responda:
Planeta é um astro que gira ao redor de uma estrela, que, no caso da Terra e dos demais planetas do Sistema Solar, é o Sol. O planeta tem forma arredondada e dimensão muito maior do que outros astros que se encontram em órbitas próximas. Os planetas do Sistema Solar são: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.
a. Qual é o planeta mais próximo e qual é o mais afastado do Sol?
Mais próximo: Mercúrio. Mais afastado: Netuno.
b. Qual é o maior e qual é o menor planeta? Maior: Júpiter. Menor: Mercúrio.
Há uma incorreção científica nessa composição. Pergunte aos estudantes qual é ela. De acordo com a União Astronômica Internacional (IAU – sigla em inglês para International Astronomical Union), são oito os planetas do Sistema Solar. Plutão é considerado um planeta-anão.
1. Do movimento de rotação da Terra.
2. Porque ele se repete em intervalos de tempo iguais.
3. Planeta é um astro que gira ao redor de uma estrela, que, no caso da Terra e dos demais planetas do Sistema Solar, é o Sol. A forma do planeta é arredondada e sua dimensão é muito maior do que outros astros que estão em órbitas próximas. Os planetas do Sistema Solar são: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.
4.
a) Mais próximo: Mercúrio. Mais afastado: Netuno.
b) Maior: Júpiter. Menor: Mercúrio.
A aula se tornará mais interessante se as explicações sobre satélites, planetas-anões, asteroides, etc. forem acompanhadas de imagens ou vídeos. Providencie imagens que possam ser projetadas na sala de aula. Há muitas imagens disponíveis em páginas de acesso gratuito, como a da Nasa.
Os vídeos citados a seguir podem ser usados para ilustrar sua aula.
Os planetas-anões, da mesma forma que os outros planetas, orbita ao redor do Sol. No entanto, a órbita dos planetas-anões é compartilhada com outros astros. No caso dos planetas, não há outros astros compartilhando a órbita, exceto seus satélites, pois estes colidiram com o planeta ou foram capturados e passaram a ser satélites naturais desse planeta. Então, o que define um planeta-anão não é necessariamente o tamanho dele, e sim essa relação. A força gravitacional de um planeta-anão pode não ser grande o suficiente para que os astros próximos colidam ou sejam capturados.
• Whatsup asteroides foi produzido por What’s Up. O vídeo tem 2min37s. Disponível em: https:// www.youtube.com/watch?v= CeX6oiTxezQ. Acesso em: 24 jun. 2022. Vídeo sobre os maiores asteroides conhecidos do Sistema Solar e a missão que pretende estudá-los mais de perto. Legendado em português.
• ESA Euronews: enfrentar a ameaça dos asteroides foi produzido por European Space Agency. O vídeo tem 8min30s. Disponível em: https://www.youtube.com/ watch?v=NI_crtpM-8k. Acesso em: 24 jun. 2022. Vídeo da Agência Espacial Europeia (ESA – sigla em inglês para European Space Agency) que comenta os riscos de a Terra sofrer o impacto de um corpo celeste e as possíveis medidas que poderiam ser tomadas.
• Plutão: um planeta? Disponível em: https://www.youtube.com/ watch?v=TvAOcMgQxRk. Acesso em: 24 jun. 2022. Vídeo sobre
Um planeta-anão, assim como todos os planetas do Sistema Solar, orbita ao redor do Sol e tem forma aproximadamente esférica, porém não é o único astro de sua órbita.
São considerados planetas-anões objetos com massa suficiente para que sua formação seja aproximadamente esférica, mas insuficiente para remover outros corpos de sua órbita, como faria um planeta.
Os primeiros objetos a serem considerados planetas-anões foram Plutão, Ceres – que inicialmente também foi considerado um planeta e depois um asteroide –, Éris, Haumea e Makemake, sendo Ceres o único que não está além da órbita de Netuno, onde outros astros semelhantes foram descobertos, mas ainda aguardam classificação.
a definição do termo “planeta” e o histórico da descoberta de Plutão, que já foi considerado planeta e hoje é classificado como planeta-anão.
Satélites são objetos que giram ao redor de planetas ou corpos menores, como planetas-anões e asteroides. Com exceção de Mercúrio e Vênus, os demais planetas do Sistema Solar têm satélites. Eles existem em grande quantidade nos planetas gigantes, de modo que o número de satélites conhecidos hoje no Sistema Solar supera duas centenas.
A Lua, satélite da Terra, tem cerca de um quarto do diâmetro da Terra e não apresenta atmosfera. Sua superfície árida é recoberta de crateras resultantes de choques de outros objetos ocorridos em um passado distante. A Lua faz movimentos de translação ao redor da Terra e de rotação em torno de seu eixo. Como esses dois movimentos são realizados exatamente ao mesmo tempo, ela apresenta sempre a mesma face voltada para a Terra.
Os asteroides são objetos rochosos que vão de dezenas de metros até aproximadamente 700 km de comprimento. A maioria localiza-se entre as órbitas de Marte e Júpiter, formando o chamado cinturão de asteroides. Existem outros, contudo, que podem ser encontrados fora desse perímetro.
Hoje já estão registrados mais de 350 mil asteroides.
Sugestões de vídeos que podem ilustrar a aula e estimular a curiosidade dos estudantes pelo espaço.
• Comets, meteors, meteorites and asteroidsfoi produzido por TutorVista. O vídeo (em inglês) tem 4min16s. Disponível em: https:// www.youtube.com/watch?v=On JZXY_gPdo. Acesso em: ago. 2018.
• Você sabe o que são asteroides, cometas? E meteoros, meteoritos e meteoroides? foi produzido pela TV Unesp. O vídeo tem 5 min58s. Disponível em: https://tv.unesp. br/edicao/1722. (Acesso em jun. 2022). Vídeo que traz as definições conceituais sobre corpos celestes, como cometas, meteoros, meteoritos e asteroides.
• Caça ao cometa foi produzido por ESA. O vídeo tem 12min. Disponível em: https://www.youtube.com/ watch?v=Ks5kpQpLEB0. Acesso em: 24 jun. 2022. Vídeo da Agência Espacial Europeia (ESA – sigla em inglês para European Space Agency) sobre os cometas.
Ao serem lançados para o interior do Sistema Solar, os cometas podem adquirir três tipos de órbita.
Parabólica e hiperbólica: são órbitas denominadas abertas, de modo que os cometas com esse tipo de órbita aproximam-se do Sol uma única vez e, posteriormente, dirigem-se para o espaço interestelar. São os cometas não periódicos.
Elíptica: é uma órbita fechada, de modo que os cometas passam periodicamente próximos ao Sol. Esse tipo de órbita é causado, em geral, pela influência gravitacional de Júpiter e Saturno.
Até 2021, mais de 4 500 cometas haviam sido identificados e catalogados. No entanto, esse número representa apenas uma pequena fração do número total de cometas que se estima existir no Sistema Solar.
Os meteoroides são objetos pequenos, cujas dimensões se situam entre as dos asteroides e dos grãos de poeira, existindo em quantidade gigantesca. A maioria vaga pelo espaço interplanetário.
Os cometas compõem outro grupo de pequenos corpos do Sistema Solar, constituídos de uma mistura de poeira e gelo; quando se aproximam do Sol, parte desse gelo transforma-se em gás. Assim, em torno do núcleo frio e sólido, forma-se uma nuvem com diâmetro geralmente entre 1 km e 10 km, mas que pode chegar a 1 000 000 km.
Parte do gás e da poeira da coma é arrastada pelas partículas ejetadas pelo Sol, formando, assim, uma cauda que se estende por até 100 000 000 km na direção oposta ao Sol. Esse material arrastado desprende-se do cometa, de modo que, após muitas passagens pelas proximidades do Sol, o cometa não terá mais matéria sólida que possa ser transformada em gases e formar a cabeleira.
Os cometas têm origem em uma região muito afastada do Sol, em uma nuvem que envolve o Sistema Solar. Essa região é chamada de Nuvem de Oort e está cerca de mil vezes mais distante do Sol que Netuno. Eventualmente, perturbações gravitacionais alteram a órbita de algum cometa que está nessa nuvem, lançando-o para o interior do Sistema Solar. Outra região ocupada por objetos gelados e que também dá origem a cometas é o Cinturão de Kuiper, localizado após a órbita de Netuno, porém muito mais próximo do Sol que a Nuvem de Oort. Ultimamente, foram descobertos muitos objetos nessa região. Supõe-se que lá existam mais de 50 mil objetos com diâmetro maior que 100 km.
No texto é possível identificar que o conhecimento é construído com a colaboração de muitas pesquisas feitas por diferentes cientistas. Debata esse aspecto com os estudantes para que eles o identifiquem no texto. Além disso, eles devem perceber a necessidade de que os trabalhos científicos sejam publicados e divulgados para conhecimento público, possibilitando, assim, a construção do conhecimento de forma cumulativa e colaborativa.
Cometas são corpos do Sistema Solar que, no passado, deram origem a temores e superstições. Hoje se sabe que eles podem ser periódicos, isto é, têm uma órbita regular ao redor do Sol, com retorno previsível, ou não periódicos, ou seja, aproximam-se uma única vez do Sol e não retornam mais.
Edmond Halley (1656-1742), astrônomo inglês, fez a primeira previsão da aparição do cometa que hoje leva seu nome.
Halley demonstrou que os cometas não fazem trajetórias obrigatoriamente circulares ao redor do Sol, confundindo mais a crença da época de que os cometas, após passarem perto do Sol, nunca mais retornam.
Ao estudar a trajetória de um cometa que ele observou em 1682, Halley notou que sua órbita era a mesma do cometa observado por Kepler em 1607. Procurando por registros mais antigos, concluiu que esse cometa tinha a mesma órbita de outro registrado em 1531 e de outro, de 1456.
Admitindo que não pudesse ser apenas coincidência, Halley afirmou que essas aparições não eram de cometas, e sim de apenas um cometa, que retornava periodicamente. Sendo assim, previu uma nova aparição para 1758.
Infelizmente, Halley não viveu para ver a confirmação de sua previsão: o cometa reapareceu no início de 1759. Desde então, em sua homenagem, esse astro passou a ser chamado de cometa Halley. A descoberta de Halley desfez grande parte do mistério que cercava os cometas, que hoje já não provocam mais o medo de antigamente.
Responda à questão.
1 | Sabendo que o cometa Halley completa sua órbita ao redor do Sol em um intervalo de, aproximadamente, 75 anos, quando esse cometa poderá ser visto novamente próximo à Terra? A próxima passagem do cometa Halley próximo à Terra será em 2061 (1986 +75 = 2061).
Simuladores do Sistema Solar
Você sabia que há muitos simuladores do Sistema Solar disponíveis na internet? Neles, você pode observar as órbitas dos planetas que compõem esse sistema e conhecer as características de cada um deles e os satélites naturais que os orbitam, além de descobrir curiosidades fascinantes.
Para conhecer um dos simuladores dos movimentos do Sistema Solar, acesse o site https:// www.solarsystemscope.com/ (acesso em: 3 ago. 2022). Não é necessário fazer o download Descubra o quão fascinante é simular as órbitas dos planetas. Você pode conhecer, ainda, as distâncias entre os planetas do nosso sistema e as visões geocêntrica, heliocêntrica e panorâmica a respeito deles.
Com os dados disponíveis no aplicativo, redija um texto que trace uma comparação detalhada entre as características do maior e do menor planeta do Sistema Solar.
Depois de visitar o site sugerido, você poderá procurar outros.
Cada um tem uma maneira fascinante de simular os movimentos do Sistema Solar e de mostrar, por exemplo, outras galáxias e os buracos negros.
Os astros que compõem o Sistema Solar são nossos vizinhos no Universo, mas isso não significa que seja fácil visitá-los. Uma viagem a Marte, utilizando a tecnologia de que dispomos hoje, demoraria, no mínimo, três meses só para chegar até lá e gastaria uma quantidade enorme de combustível. Na possibilidade mais econômica, demoraria quase nove meses. Já uma viagem até a estrela mais próxima do Sol demoraria cerca de 100 mil anos!
Mesmo estando a distâncias tão grandes, o ser humano foi capaz de descobrir muitas características das estrelas. Hoje sabemos a que distâncias as estrelas estão, quais são suas cores, suas temperaturas, os elementos químicos que as compõem e até a idade delas. Boa parte disso foi descoberta analisando a luz emitida pelas estrelas, cujo brilho depende não só da distância que elas estão da Terra mas também de seu tamanho e sua composição.
É possível conhecer muitas características das estrelas estudando a luz emitida por elas.
Explore com os estudantes as impressões que tiveram ao acessar os sites sugeridos: o que chamou mais a atenção deles, o que foi novidade, o que já sabiam. Essa pode ser uma atividade coletiva para que todos compartilhem as impressões uns dos outros e possam saber o que cada um conseguiu aprender com a visita ao site.
O site sugerido aos estudantes é mais simples e a maior parte dele está traduzida.
Explore o site previamente para orientar melhor os estudantes. Incentive-os a buscar outros simuladores na internet. Há sites disponíveis nos quais eles encontrarão recursos interessantes.
Espera-se que, no texto solicitado, os estudantes apresentem comparações entre as dimensões, massas, temperaturas, estruturas etc. de Júpiter e Mercúrio. Há informações suficientes no aplicativo para explorar bem os contrastes entre os dois planetas. Utilize esse relatório como forma de avaliação.
Constelação
Triff/Shutterstock.com
Betelgeuse e Rigel são estrelas da constelação de Órion. As três estrelas alinhadas entre essas duas são as Três Marias.
• ABC da astronomia: constelações foi produzido por TV Escola. O vídeo tem 4min45s. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?
v=skDhRHlUpiA
Programa sobre as estrelas mais brilhantes no céu noturno, visíveis do Brasil.
Aproveite o tema para propor uma atividade interdisciplinar com a área de Linguagem. O professor de Língua Portuguesa pode contribuir abordando o poeta Olavo Bilac, o movimento literário da época, o momento histórico em que o poema foi escrito e publicado, entre outras opções.
Peça a contribuição ao colega de Língua Portuguesa e planejem, em conjunto, como conduzirão a atividade com a turma.
Durante a leitura da poesia, os estudantes devem identificar o anoitecer e o aparecimento de estrelas no céu, além de identificar a descrição da luz das estrelas que é possível observar da Terra. Se necessário, leia o poema mais de uma vez e abra a possibilidade para que os estudantes voluntários façam a leitura em voz alta para os colegas. Utilize um dicionário ou explique-lhes o significado das palavras que por ventura eles desconhecem.
Caso queira complementar a abordagem do assunto, sugerimos a leitura do texto Classificação estelar: As estrelas não são iguais em: http://midia.atp.usp.br/impressos/ lic/modulo01/estrelas_PLC0006/ Estrelas_top02.pdf (acesso em: 24 jun. 2022).
Respostas:
1. Resposta pessoal. Espera-se que o estudante relacione a grandiosidade da abóbada celeste com o senso de importância que o ser humano, por vezes, desenvolve.
2. Esta é uma questão com resposta pessoal, porém pode-se entender que Van Gogh tenta, assim como Olavo Bilac, mostrar, por meio de sua arte, a insignificância da humanidade, se comparada à imensidão do céu estrelado. Isso ocorre porque as pessoas representadas no quadro são quase imperceptíveis, já que o céu e suas estrelas são o principal tema dessa pintura.
A temperatura da superfície da estrela e sua cor estão relacionadas. As estrelas vermelhas são as que têm a menor temperatura, da ordem de 3 000 ºC, enquanto as azuis são as mais quentes, chegando a mais de 40 000 ºC. Essas são as temperaturas da parte mais externa das estrelas, pois, no núcleo, elas chegam a centenas de milhões de graus. Assim como o Sol, as outras estrelas produzem energia por meio de reações nucleares.
Constelação de Órion. Betelgeuse é uma estrela vermelha e Rigel, azul.
Inspiração nas estrelas Citações de caráter astronômico são encontradas em várias obras literárias. No poema “As estrelas”, de Olavo Bilac, publicado em 1904, o autor descreve o anoitecer e o surgimento do céu estrelado. Leia a seguir.
As estrelas
Quando a noite cair, fica à janela! E contempla o infinito firmamento. Vê que planície fulgurante e bela! Vê que deslumbramento!
Olha a primeira estrela que aparece Além, naquele ponto do horizonte... Brilha, trêmula e vívida... Parece Um farol sobre o píncaro do monte.
Com o crescer da treva, Quantas estrelas vão aparecendo! De momento em momento uma se eleva, E outras, em torno dela, vão nascendo.
Quantas agora!... Vê! Noite fechada... Quem poderá contar tantas estrelas? Toda a abóbada está iluminada. E o olhar se perde e cansa-se de vê-las.
Surgem novas estrelas imprevistas... Inda outras mais despontam... Mas, acima das últimas que avistas, Há milhões e milhões que não se contam...
Baixa a fronte e medita: − Como, sendo tão grande na vaidade, Diante desta abóbada infinita, É pequenina e fraca a humanidade!
Nota-se a fascinação e o encanto do poeta com o surgimento de um sem-número de estrelas no céu, algumas imprevisíveis para ele, mas perfeitamente previsíveis para os astrônomos. A maioria das pessoas que tenha observado o céu estrelado em uma região livre da luminosidade das grandes cidades entenderá perfeitamente esse encantamento.
Respostas no Manual do Professor.
1 | Qual mensagem o autor tenta passar na última estrofe do poema?
2 | Tanto o poema de Olavo Bilac quanto a pintura de Van Gogh, que ilustra a abertura desta unidade, utilizam, como temática principal de sua arte, o céu estrelado. Você diria que Van Gogh tenta, com sua pintura, passar a mesma mensagem inserida na última estrofe do poema de Bilac?
Há uma infinidade de estrelas no Universo, mas elas não estão espalhadas uniformemente por ele, e sim agrupadas em grandes aglomerados chamados galáxias. O número de estrelas nas galáxias é variável, há desde dezenas de milhões nas menores até alguns trilhões nas maiores.
Além de estrelas, planetas, satélites, asteroides e cometas, as galáxias contêm uma enorme quantidade de nebulosas, que são nuvens de gás e poeira dispersas entre as estrelas.
As galáxias têm diferentes formas, podendo ser aproximadamente circulares ou elípticas, espirais, espirais barradas ou irregulares.
A galáxia em que está o Sol é chamada de Via Láctea, e nela existem cerca de 200 bilhões de estrelas. Sua forma é espiral, e o Sol está localizado em um dos braços dessa espiral, bem distante do centro galáctico.
Todas as estrelas que podem ser vistas no céu, sem a ajuda de telescópios, pertencem à Via Láctea.
Explore com os estudantes a figura da Via Láctea. Mostre a localização do Sistema Solar em um dos braços da galáxia, distante do centro. Comente também que as estrelas que compõem a Via Láctea giram ao redor de seu centro, assim como o Sol, que o faz “levando” consigo todo os corpos do nosso Sistema Solar. Uma volta completa demora cerca de 220 milhões de anos.
Aglomerados, superaglomerados e a estrutura do Universo
De todas as galáxias que compõem o Universo, apenas três podem ser vistas a olho nu: a Grande Nuvem de Magalhães, Pequena Nuvem de Magalhães e Andrômeda.
A escala do Universo
Consulte o link https://pt.slideshare. net/alfeubarreto/tamanho-e-escalano-universo (acesso em: jun. 2022), navegue pelos slides e visualize a escala do Universo.
Mostre aos estudantes essa sequência de slides. Nela é possível ver inicialmente a comparação das dimensões de alguns astros e depois uma escala que vai se reduzindo desde o espaço intergaláctico até as menores partículas que formam a matéria.
O curso “Astronomia: uma visão geral”, ministrado pelo professor João Steiner, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP, é uma introdução às diversas áreas da Astronomia. No curso, são apresentados tópicos referentes à história dessa ciência em diferentes culturas, aos instrumentos criados para a observação do céu, ao Sistema Solar, às estrelas e às demais descobertas recentes da área. Os temas são abordados de maneira didática e com linguagem acessível a diversos públicos. Os vídeos das aulas estão no site: https:// www.youtube.com/playlist?list=PLxI
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(acesso em: 24 jun. 2022).
O Universo é formado por centenas de bilhões de galáxias que, da mesma forma que as estrelas, também se agrupam em grandes conjuntos chamados aglomerados galácticos. A nossa galáxia pertence a um pequeno conjunto chamado Grupo Local. Os aglomerados de galáxias agrupam-se em estruturas maiores, denominadas de superaglomerados, os quais se distribuem pelo Universo, em todas as direções, compondo uma estrutura na forma de filamentos, algo parecido com uma esponja de banho.
Percebe-se que os componentes do Universo estruturam-se em conjuntos que têm tamanhos cada vez maiores, distribuídos em um espaço de dimensões tão gigantescas que é impossível imaginá-lo. Ainda há muito o que se conhecer sobre o Universo!
Representação artística da estrutura do Universo. Cada ponto brilhante representa um aglomerado de galáxias. A imagem foi composta por um supercomputador que simulou a evolução do Universo.
Obtenha mais informações sobre as galáxias, esses belos aglomerados que compõem a infinidade que é o Universo, em: http://xingu.fisica.ufmg. br:8087/oap/public/dicas06. htm (acesso em: 3 ago. 2022).
DRISCOLL, Michael. Céu noturno: uma introdução para crianças, Ilustrado por Meredith Hamilton, tradução de Luciano Vieira Machado. São Paulo: Panda Books, 2009. Esse livro apresenta, de forma lúdica, informações sobre as observações do céu que podem ser feitas a olho nu.
O drama de Giordano Bruno (1548-1600) é um dos mais comoventes episódios da história a respeito da luta do ser humano pela liberdade de pensar e de se expressar.
Giordano Bruno, filósofo italiano e sacerdote, defendia a ideia de que o Universo era enorme e não tinha centro, ao contrário do que defendiam outros pensadores de sua época. Ele expôs essa concepção com as seguintes palavras: “No Universo, não existe centro ou circunferência; o centro está em todos os lugares”.
Para ele, o Universo seria constituído por infinitos sistemas solares distribuídos pelo espaço. Esse revolucionário pensador negou o geocentrismo de Cláudio Ptolomeu (90 d.C.-168 d.C.) e a ideia de que o Sol era o centro do Universo. Além disso, imaginou infinitos mundos povoados por outros seres vivos.
Suas ideias sobre a vida e o Universo incomodavam muita gente, e fizeram com que ele conquistasse inimigos tanto entre religiosos católicos quanto entre protestantes.
Denunciado por um fanático religioso, Giordano Bruno foi submetido a um longo processo pelo Tribunal da Santa Inquisição (também chamado Tribunal do Santo Ofício), instituição da Igreja Católica Romana responsável por deter, julgar e punir pessoas acusadas de heresia.
Como ele era um homem de caráter forte, não renunciou às suas ideias, defendendo-as até as últimas consequências. Foi queimado vivo, depois de sete anos de prisão. Na cidade de Roma, na Itália, foi construído um monumento para marcar o local de sua execução. Converse sobre o teor do texto com os colegas e responda à questão.
1 | As ideias da ciência devem estar subordinadas a algum tipo de dogma? Orientações no Manual do Professor.
Dogma: ponto fundamental ou mais importante de uma doutrina religiosa, sendo algo indiscutível ou inquestionável. O termo também se aplica a qualquer ideia, discurso ou ideologia de teor inquestionável. Renunciar: abrir mão, desistir da posse, rejeitar. Subordinado: que serve ou trabalha sob as ordens de outro, que depende de alguém ou de alguma coisa.
Proponha uma conversa em que os estudantes respondam à questão. Depois, comente que o pensamento científico procura se basear em fatos que possam ser comprovados, seja por meio de experimento, seja por meio da observação da natureza. Caso essa observação mostre fatos que contrariam pensamentos anteriores, científicos ou não, eles devem ser abandonados em favor de uma nova explicação dos fatos observados. Evite criticar crenças religiosas, que, em geral, são muito arraigadas nas pessoas. Procure mostrar que a ciência e as religiões são duas formas de compreender o mundo e que cada uma, dentro de seus limites, deve ser respeitada.
Decifrando a Ciência –Existência de diversos anéis ao redor do Sol no passado pode explicar atual arquitetura do Sistema Solar, sugere pesquisa de astrônomo brasileiro
A pesquisa descrita nesta seção abre a possibilidade de uma discussão a respeito do desenvolvimento da Ciência. Mesmo sendo mais próximos da Terra e de já terem sido visitados por uma série de sondas espaciais, os astros do Sistema Solar ainda representam um amplo campo de pesquisas, pois há muito a se conhecer a respeito da composição e evolução deles. Os cientistas sempre fazem novas perguntas sobre temas já estudados e aparentemente consolidados, mas que apresentam inconsistências em sua estrutura. Chame a atenção dos estudantes para as inconsistências apresentadas pelas teorias propostas para a formação do Sistema Solar que levaram o astrônomo a buscar uma nova explicação.
Reveja a segunda questão da seção de abertura desta unidade. Qual é a importância de conhecermos a posição e a movimentação dos astros no céu? Reveja sua resposta e corrija-a, se necessário.
A posição das estrelas no céu permite a uma pessoa orientar-se espacialmente, o que é muito importante para a navegação em mar aberto, apesar de termos o GPS. A presença da Lua influencia fisicamente a Terra, proporcionando a dinâmica de marés. Por isso, conhecer a posição da Lua permite-nos prever a altura das marés altas e baixas e o momento em que elas ocorrerão.
A existência de diversos anéis ao redor do Sol no passado pode explicar a atual arquitetura do Sistema Solar, sugere pesquisa de astrônomo brasileiro
Um estudo de autoria do astrônomo brasileiro André Izidoro está colocando em xeque algumas das ideias mais tradicionais sobre a formação do Sistema Solar e, de quebra, ajudando a encontrar novas respostas para antigas questões envolvendo o surgimento dos planetas. A pesquisa, fruto de uma colaboração de Izidoro com colegas de universidades dos EUA, França e Alemanha, foi publicada em dezembro de 2021 na revista científica Nature Astronomy.
A pesquisa de Izidoro sugere que, nos primeiros milhares de anos durante o processo de formação do Sol, nossa estrela estaria circundada por três anéis concêntricos, repletos de detritos de gelo e poeira, com tamanhos e características distintos. Estes anéis, posteriormente, teriam dado origem aos diferentes corpos situados em diferentes regiões e que são responsáveis pela configuração, ou arquitetura, que observamos no Sistema Solar hoje.
As teorias científicas estão sempre em transformação, procurando explicar cada vez melhor o que é observado por meio do emprego de vários métodos. Está claro que se ainda não foi possível observar diretamente a formação do Sistema Solar, então é necessário procurar novas formas de confrontar as teorias existentes, e os cientistas sempre são muito criativos na busca de novos elementos para esclarecer os fenômenos da natureza.
Os modelos desenvolvidos pelos astrônomos para explicar o surgimento do Sistema Solar estipulam que o Sol e os planetas se formaram quase ao mesmo tempo, a partir de uma nuvem de gás e de detritos de gelo e poeira, que coalesceram para formar nossa estrela e os demais corpos que a circundam. Partindo dos dados coletados por observações telescópicas, esses modelos sustentam a existência de uma espécie de “disco” de matéria ao redor da estrela durante os seus primeiros milhões de anos de existência. Este disco, acreditava-se, era contínuo, e a matéria abrigada em seu interior se distribuía de forma homogênea.
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Porém, vários dados observacionais não se adaptam bem a esse modelo. Um exemplo está nas características do planeta Marte, cuja massa é cerca de dez vezes inferior à da Terra. É difícil explicar uma diferença de massa desta ordem se a matéria estivesse distribuída de forma uniforme no disco. [...]
Um dos grandes desafios das teorias tradicionais era explicar o Cinturão de Asteroides, localizado entre Marte e Júpiter, que marca a fronteira entre a parte interior e a parte exterior do Sistema Solar. Estudos sobre a composição química dos asteroides revelaram que eles guardam importantes diferenças entre si. Alguns têm uma assinatura química mais semelhante à de Marte, sugerindo que se formaram próximo a esse planeta, enquanto outros apresentam uma composição química que indica que teriam se formado além de Júpiter.
O problema é que atualmente esses asteroides estão ocupando uma mesma região: o cinturão. Isso é bastante intrigante e um desafio para as teorias tradicionais.
[...]
O trabalho de Izidoro envolve a reconstituição de possíveis cenários do passado para tentar explicar esta e outras características do Sistema Solar. “Eu usei simulações computacionais para tentar reproduzir a formação e evolução do Sistema Solar desde quando o Sol era muito jovem e os planetas ainda estavam começando a crescer a partir da aglomeração de grãos de poeira com tamanhos de alguns milímetros. Minhas simulações modelam os diferentes processos físicos que fizeram com que esses grãos de poeira crescessem até o tamanho atual dos planetas, da ordem de alguns milhares de quilômetros.”
[...]
Izidoro buscou um novo ponto de partida para suas reflexões, estipulando a existência de três anéis. “A ideia é a seguinte: os planetas terrestres (Mercúrio, Vênus, Terra e Marte) se formaram em um desses anéis, que era localizado próximo a onde estamos hoje. Marte é pequeno porque cresceu na ‘borda’ do anel, e Mercúrio também. Por crescerem na borda, havia menos material disponível, então naturalmente eles ganharam uma dimensão menor”, explicou.
Cada anel abrigaria materiais com composições químicas distintas, e em diferentes quantidades. O anel interior – onde a Terra está – abrigava menor quantidade de material, enquanto o anel do meio e o mais externo continham quantidades de massa algumas dezenas ou até centenas de vezes maiores.
PALADINO, Guilherme. Existência de diversos anéis ao redor do Sol no passado pode explicar atual arquitetura do Sistema Solar, sugere pesquisa de astrônomo brasileiro. Jornal Unesp, São Paulo, 2 fev. 2022. Disponível em: https:// jornal.unesp.br/2022/02/09/existencia-de-diversos-aneis-ao-redor-do-sol-no-passado-pode-explicar-atual-arquiteturado-sistema-solar-sugere-pesquisa-de-astronomo-brasileiro/. Acesso em: 3 ago. 2022. Responda às questões.
1 | O texto procura explicar alguns fatos que as ideias tradicionais sobre a formação dos planetas do Sistema Solar não conseguem. Quais são eles? Resposta no Manual do Professor.
2 | Como a hipótese proposta pelo astrônomo André Izidoro resolve esses problemas?
Considerando que inicialmente existiriam três anéis de matéria ao redor do Sol, e não apenas um como é proposto na teoria atual.
3 | Como é possível testar a hipótese proposta por Izidoro sobre a formação do Sistema Solar?
Comparando as hipóteses com a formação de estrelas que podem ser hoje observadas nas proximidades do Sistema Solar. Como há muitas estrelas sendo formadas e observadas, é possível identificar cada estágio da formação.
Resposta
1. A grande diferença entre as massas de Marte e da Terra, que são dois planetas próximos e, de acordo com a teoria, deveriam ter massas parecidas; a diferença na composição química entre os asteroides que, por estarem na mesma faixa, deveriam ter composições químicas semelhantes.
Você pode usar as questões dessa seção para efetuar o diagnóstico da aprendizagem dos temas tratados na segunda parte do capítulo e retomar os temas nos quais identificou dificuldades de compreensão. Solicite aos estudantes que façam a atividade em pequenos grupos na sala de aula. Posteriormente, corrija coletivamente as questões retomando conceitos presentes na atividade.
3. Porque a cauda do cometa é formada pelo gás retirado do cometa pelo vento solar, um fluxo de partículas que o Sol emite para todo o espaço.
6. Galáxia é um conjunto de estrelas. Há desde alguns milhões delas nas galáxias pequenas até trilhões nas maiores. Além das estrelas, há nas galáxias os astros que orbitam as estrelas e as nuvens de gases espalhadas entre elas. A Via Láctea é uma galáxia em forma de espiral.
7. As estrelas têm brilhos diferentes por dois fatores: um deles é a própria característica da estrela, pois a emissão de energia, que é o que lhe dá brilho, depende de seu tamanho e de sua temperatura. Outro fator é a distância que a estrela está da Terra: quanto mais longe ela estiver, menos brilhante ela parecerá.
8. Podemos ver alguns planetas porque eles estão sendo iluminados pela luz solar, da mesma maneira que a Lua. Portanto, esses planetas refletem a luz do Sol, possibilitando a sua visualização como pontos brilhantes, da mesma forma que as estrelas. Apesar de serem os planetas mais próximos da Terra, estão ainda muito mais distantes do que a Lua.
9. As galáxias agrupam-se em grandes aglomerados, que, por sua vez, distribuem-se pelo Universo em uma estrutura em forma de filamentos.
1 | Uma das regiões do Sistema Solar é o Cinturão de Kuiper, no qual já foram identificados milhares de asteroides. Entretanto, o que conhecemos como cinturão de asteroides é outro conjunto que se encontra entre dois planetas do Sistema Solar. Quais são esses planetas?
2 | Observe a imagem abaixo. Marte e Júpiter.
Representação dos planetas do Sistema Solar por ordem de distância.
SEEDS, M. A. Horizons : exploring the universe. 5. ed. Belmont: Wadsworth, 1998.
Os planetas do Sistema Solar podem ser classificados em telúricos (Mercúrio, Vênus, Terra e Marte) e jovianos (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno). Recorde-se das características dos planetas e explique o critério para essa classificação. Os planetas telúricos são parecidos com a Terra: pequenos e rochosos, já os jovianos são parecidos com Júpiter: grandes e gasosos.
3 | Por que a cauda do cometa estende-se em direção oposta ao Sol?
Resposta no Manual do Professor.
4 | Simplificadamente, qual é a diferença fundamental entre uma estrela e um planeta?
Uma estrela gera energia por meio de reações nucleares, e os planetas não têm essa capacidade.
5 | Por que as estrelas têm cores diferentes? As cores das estrelas dependem da temperatura de sua superfície. Como as estrelas têm diferentes temperaturas, a cor delas também é diferente.
6 | O que é uma galáxia? Qual é a forma da Via Láctea? Resposta no Manual do Professor.
7 | Por que as estrelas têm brilhos diferentes? Resposta no Manual do Professor.
8 | Por que conseguimos enxergar alguns planetas próximos à Terra durante a noite, mesmo que eles não emitam luz? Resposta no Manual do Professor.
9 | Como as galáxias estão distribuídas no Universo? Resposta no Manual do Professor.
10 | Mesmo que haja outro planeta muito igual à Terra em algum lugar do Universo, por que será praticamente impossível que um dia o visitemos?
10. O Universo é virtualmente infinito e, mesmo que encontremos um planeta igual à Terra, com a tecnologia de que dispomos atualmente, ainda será praticamente impossível chegar até esse planeta.
Observando o Cruzeiro do Sul
No Brasil, a constelação do Cruzeiro do Sul é a mais conhecida das 88 constelações estabelecidas pela União Astronômica Internacional. Ela se encontra próximo do Polo Sul Celeste, o que faz com que só seja vista do Hemisfério Sul ou de regiões do Hemisfério Norte próximas do equador terrestre. Dependendo do horário, é facilmente visível em praticamente qualquer época do ano.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
Esquema do Cruzeiro do Sul, mostrando cinco estrelas: α (Alfa) – Acrux ou Estrela de Magalhães; β (Beta) – Mimosa; γ (Gama) – Gacrux ou Rubídea; δ (Delta) – Pálida; ε (Epsilon) – Intrometida.
Procedimento
O Cruzeiro do Sul é visível no céu a partir de uma hora depois do pôr do sol, entre 20h e 22h (para regiões mais próximas da Linha do Equador, as observações devem ser feitas após as 21 horas), de março a setembro. Os horários variam de acordo com a época do ano.
A. Procure um local com menos luz (se possível, na lua nova, quando o céu está mais escuro) e anote um ponto de referência, que pode ser um prédio ou uma árvore, por exemplo.
B. Espere cerca de 10 minutos para que seus olhos adaptem-se à escuridão. Chamamos isso de adaptação da visão noturna.
C. Localize o Cruzeiro do Sul no céu com a ajuda da ilustração acima. Desenhe o que observou.
D. Desenhe como você supõe que o Cruzeiro do Sul será visto após duas horas do instante do desenho anterior.
E. Após duas horas, observe novamente o Cruzeiro do Sul e desenhe-o. Utilize uma bússola, pode ser a de um aplicativo, para verificar o sentido da movimentação do Cruzeiro do Sul.
Responda às questões.
1 | Depois de fazer o procedimento C, como você supôs que estaria o Cruzeiro do Sul após duas horas (procedimento D)? O Cruzeiro do Sul deve girar para oeste.
2 | Quais são as diferenças entre a primeira e a segunda observação? Por que há essa diferença?
O Cruzeiro do Sul deslocou-se em relação ao ponto de referência adotado devido ao movimento de rotação da Terra.
no céu e medidas de tempo CAPÍTULO 7
Essa atividade propõe ao estudante que faça uma previsão do que será observado. Esse procedimento é parte da metodologia da investigação científica, pois, dessa forma, é possível testar as previsões da hipótese apresentada. A não comprovação da previsão por meio das observações é uma indicação de falha na hipótese apresentada, que deve ser alterada ou abandonada.
A localização do Cruzeiro do Sul no céu, assim como de todas as constelações, depende do horário e da época do ano. No início das noites do mês de março, o Cruzeiro do Sul é visível a leste e, nos primeiros dias do mês de junho, ele é visto praticamente sobre o meridiano local nas primeiras horas da noite, já em meados de setembro, nesse mesmo horário, ele é visível mais a oeste do meridiano local.
O meridiano local é a linha que cruza o céu desde o ponto cardeal sul até o ponto cardeal norte, passando pelo zênite, que é o ponto do céu que está exatamente na vertical do local em que se encontra o observador.
Com base em um ponto de referência, os estudantes poderão verificar que o Cruzeiro do Sul realiza um movimento aparente no sentido dos ponteiros do relógio (sentido horário). Por causa do movimento da Terra, temos a sensação de que o Cruzeiro do Sul e todas as estrelas que vemos giram ao redor do Polo Sul Celeste. Se fizermos várias fotos durante uma noite, perceberemos que as estrelas fazem uma circunferência ao redor de um ponto (o Polo Sul Celeste).
Objetos do conhecimento:
• Astronomia e cultura
• Vida humana fora da Terra
• Ordem de grandeza astronômica
• Evolução estelar.
Habilidades: EF09CI15, EF09CI16, EF09CI17
Temas para o desenvolvimento deste capítulo
• Distâncias no Universo
• Estrelas e sua evolução
• A formação dos elementos químicos
• Evolução do Sol
• Viagens espaciais
• Condições para vida humana fora da Terra
• Visões do céu de distintas culturas
Neste capítulo, são abordados assuntos que não eram comuns no Ensino Fundamental tradicional. Procuramos apresentá-los de forma descritiva, sem uma análise profunda de como se chegou a tais resultados, pois seria necessário incluir a discussão de teorias complexas que exigem conhecimento mais específico e aprofundado. É esperado que tais assuntos despertem interesse nos estudantes, pois são temas que constantemente estão presentes na mídia. O professor poderá se utilizar dessa presença para levar notícias recentes sobre o tema para a sala de aula, tornando suas aulas atualizadas e mais interessantes.
As distâncias no Universo são imensas, o que dificulta muito a nossa compreensão acerca delas. Por isso, não se preocupe em fornecer as respostas exatas, mas apenas em ressaltar o quanto elas são grandes. A unidade ano-luz será apresentada em seguida.
Os estudantes poderão utilizar o aparelho celular para acessar a internet e usar um site de busca para obter as informações que respondem às questões 2, 3 e 4. A busca pelas informações pode ser feita em pequenos grupos ou individualmente.
Você já ouviu a frase: “Há muito tempo, numa galáxia muito, muito distante...”? Ela aparece na abertura de um dos filmes da série Guerra nas estrelas. Respostas no Manual do Professor.
A distância entre as cidades é comumente medida em quilômetros, que é a unidade adequada nesse caso. Mas o quilômetro não é apropriado quando se trata do tamanho das células. Nesse caso, utiliza-se o micrômetro, que corresponde à milionésima parte do metro. Portanto, para cada situação há uma unidade de medida adequada. tsuneomp/Shutterstock.com
1 | O quão distante as outras galáxias estão de nós?
2 | Você consegue ima ginar qual é a distância, por exemplo, entre a nossa galá xia e a galáxia de Andrômeda?
3 | Você sabe qual é o tama nho da nossa galáxia?
4 | Qual é a unidade adequada para informar, por exemplo, a distância entre o Sol e Sirius, a estrela mais brilhante do céu? A unidade usada nesse caso é a de anos-luz.
O planeta Terra faz parte do Sistema Solar, então, pode-se dizer que os demais planetas que o compõem são nossos vizinhos no Universo, mas são vizinhos distantes, e as estrelas são mais distantes ainda. O quão grande são essas distâncias?
UNIDADE 1 — Matéria e energia 212
Respostas:
1. As distâncias variam muito, desde algumas centenas de milhões de anos-luz, no caso das Nuvens de Magalhães, até bilhões de anos-luz para as galáxias mais distantes.
2. Resposta pessoal. A distância entre a Via Láctea e a Galáxia de Andrômeda é de, aproximadamente, 2,5 milhões de anos-luz.
3. Resposta pessoal. A Via Láctea tem um diâmetro de cerca de 100 000 anos-luz.
4. A unidade usada nesse caso é a de anos-luz.
A Lua é o astro mais próximo do planeta Terra e encontra-se a uma distância média de 385 mil quilômetros.
No final dos anos 1960 e início dos anos 1970, foram realizadas uma série de viagens tripuladas até a Lua, e o tempo para se chegar até lá foi em torno de três dias.
Uma viagem ao planeta Marte envolve mais dificuldades, pois a Lua está sempre girando nas proximidades da Terra, enquanto Marte e a Terra giram ao redor do Sol de forma independente, fazendo com que a distância entre esses planetas varie muito. Considerando-se a tecnologia de que dispomos atualmente, uma viagem até o planeta Marte demoraria cerca de 250 dias.
A maior viagem não tripulada, realizada por um objeto elaborado por seres humanos, é a da sonda Voyager 1, que se encontra a mais de 26 bilhões de quilômetros da Terra.
Embora as distâncias no interior do Sistema Solar sejam grandes, elas são diminutas quando comparadas com as distâncias entre galáxias ou mesmo com suas dimensões.
As distâncias entre as galáxias são tão grandes, que não é possível medi-las utilizando quilômetros. Por isso, no estudo do Universo usa-se uma unidade denominada ano-luz. Embora leve a palavra “ano” no nome, essa é uma unidade de distância, e não de tempo.
Um ano-luz corresponde à distância que a luz percorre no vácuo em um ano terrestre. Como a velocidade de propagação da luz no vácuo é de 300 mil quilômetros por segundo, um ano-luz corresponde a aproximadamente 9,5 trilhões de quilômetros, um número tão grande que é muito difícil de imaginar.
A medida das distâncias no Universo é feita sempre de maneira indireta, uma vez que é impossível usar um instrumento de medição, como uma régua, da mesma forma como se faz para medir distâncias em uma folha de papel. As “réguas” que os astrônomos usam são cálculos matemáticos que variam de acordo com a distância em que o objeto observado se encontra.
Para distâncias pequenas, em termos astronômicos, como as que envolvem os objetos do Sistema Solar, pode-se utilizar técnicas de observação de radar, medindo o intervalo de tempo entre o instante da emissão de um pulso de ondas eletromagnéticas e o instante em que o eco desse pulso retorna à Terra. Conhecendo esse tempo e a velocidade com que as ondas se propagam, calcula-se a distância.
Para distâncias maiores, há outros processos, como paralaxe, relação período-luminosidade, efeito Doppler óptico, entre outros.
Detalhes sobre esses métodos podem ser obtidos nos seguintes links:
• Estrelas – distâncias e magnitudes, disponível em: http://astroweb. iag.usp.br/~dalpino/AGA215/ APOSTILA/cap08cor.pdf
• A distância das estrelas, disponível em: https://www.astropt. org/2018/03/29/as-distancias-das-estrelas/
• Como sabemos a distância de uma estrela se nunca fomos até ela? Disponível em: https:// www.tecmundo.com.br/ciencia/ 233937-sabemos-distancia-estre la-fomos-ela.htm
• Como é que se mede as distâncias a que estão as estrelas e galáxias? Disponível em: https://www. sulinformacao.pt/2014/07/como-e-que-se-mede-as-distancias-a-que-estao-as-estrelas-e-galaxias/; Acessos em 4 set. 2022.
O infográfico pode ser lido com a turma toda ou em grupos de estudantes. Escolha a forma que melhor se adequa ao seu trabalho docente.
Faça comparações entre as distâncias citadas. Por exemplo, a distância até o Sol é apenas 330 vezes maior do que a distância até a Lua (8 min 20 s é igual a 500 s, que dividido por 1,5, resulta em aproximadamente 330). Já a distância até os limites do Sistema Solar em relação à distância até o Sol é cerca de 50 000 vezes maior. Isso dá uma ideia das enormes dimensões envolvidas no estudo do Universo.
Quanto tempo demoraria para chegarmos a alguns lugares do Universo, partindo da Terra, se fosse possível viajarmos à velocidade da luz?
1. Até a Lua
A Lua está a 385 mil quilômetros da Terra, então demoraríamos, aproximadamente, 1,3 segundo para chegarmos até lá.
2.
O Sol está muito mais distante da Terra do que a Lua, portanto, a viagem até ele demoraria cerca de 8 minutos e 20 segundos. Mas não é possível ir até lá devido à sua elevada temperatura.
3.
A nuvem de Oort é considerada o limite do Sistema Solar e, para chegarmos até lá viajando à velocidade da luz, demoraríamos entre 9 e 10 meses.
4. Até a estrela mais próxima do Sol
A estrela que está mais perto do Sol é a Próxima do Centauro, que compõe, com outras duas, um conjunto que, no céu, fica próximo à Constelação do Cruzeiro do Sul. A estrela Alfa do Centauro é a mais brilhante desse conjunto, e é ela que observamos a olho nu aqui da Terra. Viajando à velocidade da luz, demoraríamos 4 anos e 3 meses para chegar até a Próxima do Centauro.
5. Até o limite da galáxia
O Sistema Solar está localizado em um dos braços da Via Láctea, distante do centro. Se quiséssemos viajar até o extremo oposto da nossa galáxia, passando pelo centro, demoraríamos cerca de 80 mil anos.
6. Até a Grande Nuvem de Magalhães
A Grande Nuvem de Magalhães é uma galáxia pequena e próxima à Via Láctea. Ela pode ser vista no Hemisfério Sul sem o auxílio de instrumentos. Uma viagem até lá, viajando à velocidade da luz, demoraria 163 mil anos.
A galáxia de Andrômeda é o objeto mais distante que podemos observar a olho nu. Para chegarmos até lá, demoraríamos 2 milhões e 500 mil anos de viagem à velocidade da luz.
Este é o ponto máximo que podemos enxergar. No entanto, com a tecnologia de que dispomos atualmente, não é possível viajar sequer para a estrela mais próxima do Sol durante uma vida, e estamos falando apenas da nossa vizinhança em relação a todo o Universo. Dá para imaginar o tamanho dele?
As distâncias no interior do Sistema Solar são muito grandes e a unidade quilômetro não é adequada para a medida delas. Por isso, em Astronomia é usada a unidade de distância denominada Unidade Astronômica (UA), que equivale à distância média entre a Terra e o Sol, aproximadamente 150 000 000 km.
Mas essa unidade é inadequada para distâncias fora do Sistema Solar. Para isso, usa-se o ano-luz, que corresponde a cerca de 9,5 trilhões de quilômetros.
Outra unidade de medida utilizada em Astronomia é o parsec, que corresponde à distância que um objeto deve estar para produzir uma paralaxe de ângulo igual a 1’’ (1o/3 600) quando visto da Terra, tendo como base a distância de uma unidade astronômica. 1 parsec corresponde a 3,26 anos-luz ou 30,9 trilhões de quilômetros. Essas distâncias são tão grandes que fogem à nossa percepção.
O processo de produção de energia nas estrelas se dá por fusão nuclear, que consiste em unir os núcleos de elementos químicos de certo número atômico e produzir elementos de número atômico maior. Por exemplo, no caso do Sol, funde-se quatro núcleos de átomos de hidrogênio, que apresenta número atômico 1, para formar um núcleo de hélio, número atômico 2. A formação do núcleo de hélio não se dá diretamente a partir dos quatro átomos de hidrogênio. Há várias passagens intermediárias, que não necessitam ser discutidas nesse nível de ensino.
Vale lembrar que esse processo fusão não é o mesmo que se utiliza nos reatores nucleares para a produção de energia elétrica. Nas usinas nucleares ocorre a fissão, na qual o núcleo de um elemento de certo número atômico é rompido, gerando elementos de números atômicos menores.
Glossário gás quente gás frio
Se não é possível viajar fisicamente pela galáxia, ao menos podemos imaginar um passeio por ela. Durante esse passeio, veríamos milhares de estrelas. Todas elas produzem energia própria por meio de fusão nuclear, do mesmo modo que o Sol. É essa a característica que diferencia as estrelas dos demais objetos cósmicos: a produção de energia por meio de reações nucleares.
Apesar dessa característica em comum, as estrelas podem ser muito diferentes em relação à aparência. Algumas são um pouco menores que o Sol, mas há outras que são centenas de vezes maiores. Algumas têm cor amarelada, como o Sol, mas há estrelas vermelhas, azuis e brancas. A temperatura na superfície também varia entre elas aproximadamente de 3 000 oC até 40 000 oC, aproximadamente.
As características das estrelas
É possível conhecer as características das estrelas estudando as radiações que elas emitem e chegam até a Terra.
A principal aliada dos astrônomos no estudo das estrelas é a espectroscopia, uma técnica que consiste em separar a radiação em seus componentes. É como passar a luz branca por um prisma, separando suas cores. A esse conjunto de componentes da radiação dá-se o nome de espectro
A radiação emitida pelas estrelas traz informações sobre sua temperatura, os gases que a compõem, seu movimento, entre outras.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
A radiação emitida por um gás aquecido tem aspecto diferente da radiação emitida por um objeto sólido aquecido. O gás aquecido emite apenas linhas, conhecidas como raias, que são características de cada elemento químico. Já o objeto sólido emite um espectro contínuo, formado por todas as radiações.
Espectro contínuo Espectro de emissão
O espectro da luz emitida por gases aquecidos é formado por raias que são características de cada gás, o que permite identificá-lo.
Reinaldo Vignati
A luz proveniente de uma estrela é coletada por um telescópio, e um equipamento acoplado a ele faz a decomposição dessa luz, separando-a em seus componentes. Esses dados são gravados e, posteriormente, tratados computacionalmente para a obtenção de diversas informações a respeito da estrela estudada. Com base nessas informações, é possível, por exemplo, determinar a temperatura da superfície das estrelas e identificar seus componentes químicos. Essa identificação é possível porque cada um dos elementos que compõe a estrela tem uma distribuição de raias característica, que são comparadas a espectros semelhantes obtidos em laboratórios aqui na Terra.
Linhas do espectro de emissão do sódio, mercúrio, lítio e hidrogênio. Ao se identificar essas linhas no espectro da luz de uma estrela, sabe-se qual é o elemento presente nela.
Observando espectros
Nesse experimento, você observará os espectros da luz emitida por diversas fontes de luz e perceberá se há ou não diferença entre eles.
Material:
• 1 CD
• 1 caixa de sapatos com tampa ou outra qualquer com, aproximadamente, 30 cm de comprimento, 20 cm de largura e 10 cm de altura
• fita adesiva
Procedimento
• 1 tesoura
• diversas fontes de luz, tais como uma lâmpada incandescente, uma lâmpada fluorescente, uma lâmpada de LED, o Sol, a chama de uma vela etc.
A. Faça uma fenda de aproximadamente 0,8 cm de largura por 12 cm de comprimento em uma das faces menores da caixa, próxima ao fundo dela.
B. Faça um orifício de aproximadamente 1 cm de diâmetro no fundo da caixa, centralizado e distante cerca de 5 cm da outra face menor da caixa.
C. Usando a fita adesiva, fixe o CD na tampa da caixa, bem próximo a um dos seus lados menores.
O objetivo desta atividade é observar as diferenças entre os espectros de diversas fontes de luz usando um espectrômetro simples, cuja montagem não apresenta grandes dificuldades.
Pode-se fazer uma relação entre o que é observado, a diferença entre os espectros das fontes, e como os astrônomos estudam as estrelas, que também apresentam diferentes espectros.
É recomendado que o experimento seja testado antes de sua execução com os estudantes. Ajude na organização dos grupos, procurando mesclar estudantes com diferentes habilidades, como liderança, organização, habilidades manuais, comunicação etc. Desta forma há um intercâmbio de capacidades que são experimentadas pelo grupo.
Oriente-os e fique atento ao uso das fontes de luz durante a realização da atividade. A lâmpada incandescente e a chama da vela exigem cuidados adicionais para que não aconteçam acidentes. Se necessário, controle o número de velas e lâmpadas incandescentes que serão utilizadas.
Utilizando um ambiente adequado, como um laboratório escolar ou mesas fixas, os riscos são menores. Não utilize carteiras escolares que possuem braços, pois elas não dão o apoio necessário aos objetos usados na atividade.
Procure disponibilizar diversas fontes de luz. Leve diferentes lâmpadas para a sala de aula, tais como incandescentes (essas não dão um bom resultado por serem fontes muito concentradas), fluorescentes compactas e de LED. Uma alternativa é solicitar aos estudantes que façam a observação em suas casas. Se realizar a observação do espectro de lâmpadas fluorescentes compridas, comuns em ambientes amplos, como as salas de aulas, procure deixar a fenda paralela às lâmpadas.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
As estrelas são dinâmicas e passam por diferentes processos e, no fim da vida, se transformam em diversos tipos de objetos. Essa sequência de processos é denominada de evolução estelar. Todo o conjunto de mudanças pelas quais a estrela passa durante a sua evolução depende da massa inicial da estrela.
A temperatura no diagrama HR está na escala Kelvin. Essa escala foi proposta pelo físico, matemático e engenheiro irlandês William Thomson (1824-1907). Em 1866, Thomson recebeu o título de Primeiro Barão Kelvin, em reconhecimento pelo seu trabalho em Engenharia e Física. A escala Kelvin baseia-se no princípio de que a temperatura de um objeto está relacionada com a agitação das partículas que constituem esse objeto. Assim a temperatura “zero” da escala Kelvin corresponde à situação na qual não há movimento das partículas do objeto.
Thomson estabeleceu a sua escala com base na de Celsius e encontrou que o zero de sua escala corresponde a – 273 °C. Assim, a transformação entre essas duas escalas é simples: basta subtrair 273 do valor da temperatura na escala Kelvin para encontrar o valor na escala Celsius.
Por exemplo, 300 K (lê-se 300 kelvins e não graus kelvin) corresponde a 27 °C (300 – 273 = 27). Note que, para temperaturas muito altas, os valores apresentam pouca diferença em termos percentuais:
10 000 K = 9 727 °C.
D. Feche a caixa colocando a parte em que está o CD em frente ao furo feito no fundo da caixa. Use a fita adesiva para deixar a tampa da caixa bem fixada.
E. Posicionando-se de costas e abaixo da fonte de luz, aponte a fenda feita na caixa para ela e observe através do orifício da caixa.
1 | O que você observa? O espectro da luz emitida pela fonte, ou seja, uma faixa com as diversas cores da luz que compõem a luz da fonte.
F. Repita o procedimento E usando diversas fontes de luz.
2 | Os espectros observados são iguais? Não, cada fonte tem um espectro diferente.
Sabíamos que nesse passeio imaginário encontraríamos diferentes tipos de estrelas, porque os cientistas foram capazes de obter muitas informações sobre elas por meio da análise da luz que emitem. Atualmente, sabemos que as estrelas mudam suas características no decorrer do tempo, de modo que elas têm uma origem (nascem), evoluem (crescem) e têm um fim (morrem).
O diagrama HR foi elaborado, de forma independente, por dois astrônomos: Ejnar Hertzsprung (1873-1967), dinamarquês, que o publicou em 1911, e Henry Russel (1877-1957), norte-americano, que o publicou em 1913. As iniciais dos sobrenomes justificam o título do diagrama. Nele, as estrelas foram representadas de acordo com a relação entre sua luminosidade (brilho) e sua temperatura superficial (cor).
Luminosidade (Sol = 1)
Taxa com que uma estrela emite energia em relação ao Sol
sequência principal
Fonte: OLIVEIRA FILHO, Kepler de S.; SARAIVA, Maria de Fátima O. Hestzprung-Russel. Disponível em: http://astro. if.ufrgs.br/estrelas/node2. htm. Acesso em: 16 ago. 2022.
No diagrama HR, as estrelas são localizadas em função da sua luminosidade, considerando a do Sol igual a 1, e da sua temperatura. Note que a temperatura aumenta da direita para a esquerda.
A distribuição das estrelas no diagrama não é uniforme, mas há três concentrações que se destacam: uma que forma uma faixa diagonal, outra concentrada no lado superior direito e uma mais concentrada no lado inferior esquerdo.
As estrelas que compõem a faixa diagonal, denominada sequência principal, seguem o que era esperado: quanto mais quentes, mais energia elas emitem, portanto, são mais luminosas.
As outras concentrações surpreendem. As localizadas na parte superior direita são estrelas frias, portanto, vermelhas, mas emitem tanta energia quanto as mais quentes. A explicação é que são estrelas muito grandes, fazendo com que a emissão de luz ocorra através de uma área enorme, o que permite à estrela emitir uma quantidade elevada de radiação. Esse grupo ficou conhecido como gigantes vermelhas.
Por outro lado, as estrelas da parte inferior esquerda do diagrama, embora muito quentes e, portanto, brancas, emitem pouca energia. Raciocínio semelhante ao que foi efetuado com as gigantes vermelhas permite concluir que elas devem ser estrelas pequenas, daí denominadas anãs brancas.
Um estudo mais aprofundado das características do diagrama e das estrela permitiu concluir que as estrelas se transformam com o tempo, mudando de tamanho e de cor, de acordo com o estágio da sua transformação.
Essa compreensão, somada ao que se conhece sobre as reações nucleares, deu início aos estudos da evolução estelar.
A formação de todas as estrelas ocorre a partir de grandes nuvens de gás existentes no interior das galáxias, denominadas de nebulosas e compostas predominantemente de hidrogênio e hélio. Quando, por algum motivo, o equilíbrio de uma dessas nuvens é rompido, ela se fragmenta e os glóbulos resultantes começam a se contrair devido à atração gravitacional.
O processo de origem das estrelas é o que há em comum na evolução de todas elas. As estrelas sempre se originam no interior de imensas nuvens de gás e poeira, conhecidas como região de formação estelar, também chamado de “berçário de estrelas”. É importante ressaltar que uma única dessas nuvens pode dar origem a muitas estrelas.
São denominadas estrelas de pequena massa aquelas que iniciam o processo de evolução com massa menor do que 10 vezes a massa do Sol.
O Sol é usado como referência no estudo das estrelas por ser a estrela da qual se tem a maior quantidade de dados e, consequentemente, o maior conhecimento. Isso ocorre apenas pelo fato de ela ser a estrela mais próxima da Terra, o que permite acesso mais fácil às suas características.
Assim, é comum a referência à massa e à luminosidade das estrelas comparando-as com a massa e a luminosidade do Sol.
Essa contração faz aumentar a temperatura do gás até que ele comece a brilhar. Essa massa de gás quente ainda não é uma estrela, pois ainda não estão ocorrendo reações nucleares. Diz-se que é uma protoestrela
O caminho que a protoestrela trilhará depende da quantidade de massa acumulada na contração.
A menor massa que a protoestrela precisa ter para que, no seu núcleo, a temperatura e a pressão atinjam valores suficientes para produzir reações nucleares e formar uma estrela é de aproximadamente um décimo da massa do Sol. Se a massa for menor que esse valor, a protoestrela brilhará por um tempo, devido à energia do gás aquecido, e depois se apagará.
Quando a estrela se forma, é sua massa inicial que determina as características que ela terá, como temperatura, cor, tamanho, luminosidade e tempo de vida. Quanto maior a massa, mais quente, mais azul e mais luminosa será a estrela, e menor será seu tempo de vida.
Estrelas com massa inicial de, aproximadamente, dez vezes a massa do Sol têm uma vida longa. Inicialmente, as reações nucleares que ocorrem no centro dessas estrelas transformam hidrogênio em hélio.
Quando grande parte do hidrogênio já foi transformado em hélio no núcleo da estrela, o processo para, a estrela se contrai e ocorre novo aquecimento do núcleo, suficiente para atingir a temperatura necessária para transformar hélio em carbono. Então, a estrela expande-se, tornando-se uma gigante vermelha
Quando o processo de conversão do hélio termina, as camadas exteriores da estrela são atraídas para o núcleo, que se aquece abruptamente e se expande, lançando as camadas exteriores dela para o espaço. Esses gases ejetados formam uma nuvem ao redor da estrela, chamada nebulosa planetária. Apesar do nome, a nebulosa planetária não tem relação com os planetas.
Ao se observar as fotos de nebulosas planetárias, tem-se a impressão de que há um anel de gás brilhante ao redor da estrela. No entanto, a nebulosa planetária consiste em uma concha de gás brilhante espalhado ao redor de toda a estrela. O fato de se ver apenas o anel ocorre porque a espessura do gás na direção da estrela é menor do que nas direções ao redor dela, tomado como base a linha de visada a partir da Terra.
Destaque esse fato para os estudantes, pois é comum a interpretação de que as nebulosas planetárias têm a forma de um anel.
Depois disso, a estrela não tem mais capacidade de realizar outras fusões nucleares e o que resta é uma estrela muito quente, composta basicamente de carbono, que vai esfriando lentamente. É uma anã branca.
Sirius, a estrela mais brilhante do céu, tem uma acompanhante chamada Sirius B, que é uma estrela anã branca. Na imagem, Sirius aparece como a estrela mais brilhante, logo acima do horizonte.
Na literatura, encontra-se também a denominação de estrelas de massa média para as que têm massa entre 10 e 25 massas solares, e de grande massa para as que têm massa superior a 25 massas solares. Optamos por denominar todas as estrelas com massa superior a 10 massa solares como estrelas de grande massa.
A primeira imagem mostra duas fotos de uma região do céu onde ocorreu uma supernova. Explicite aos estudantes que a imagem anterior à ocorrência da supernova foi feita para outros estudos. Após a ocorrência da supernova, buscou-se nos arquivos fotos da região feitas antes deste evento. Por isso, para efeitos de comparação, houve a divulgação conjunta das duas fotos.
O nome pulsar é uma redução para o termo estrela pulsante em inglês (do inglês pulsating star). A radiação emitida por um pulsar se concentra nos polos magnéticos da estrela e se, ao girar, o eixo do campo magnético apontar na direção da linha de visada a partir da Terra, recebemos um pulso de radiação eletromagnética, o que se assemelha à luz emitida por um farol marítimo.
As estrelas que se formam com massa superior a 10, mas menor que 25 massas solares, já iniciam sua trajetória como gigantes vermelhas. Como são maiores, têm capacidade para atingir temperaturas mais elevadas e conseguem formar elementos químicos além do carbono, chegando até o ferro.
A partir desse elemento, as fusões nucleares deixam de liberar energia e, para que essas fusões voltem a ocorrer, é necessário que a estrela receba energia. Nessa situação, ela entra em colapso, suas camadas exteriores desmoronam rapidamente sobre o núcleo e a estrela explode violentamente, produzindo um brilho maior do que o de uma galáxia inteira. Quando explode, a estrela lança grande parte de sua massa para o espaço, produzindo novas nebulosas que poderão originar outras estrelas, mas agora já contando com uma abundância maior de elementos químicos, que foram formados no interior da estrela que explodiu.
Dessa forma, estrelas que se formam a partir de nuvens que foram enriquecidas com os elementos lançados por uma supernova, são ditas de segunda geração. As estrelas de primeira geração formam-se de nuvens que contêm apenas hidrogênio e hélio.
A massa restante na estrela, após a explosão, contrai-se e, se for menor que 1,4 vez a massa do Sol, torna-se uma anã branca. Se a massa restante for maior, os elétrons fundem-se com os prótons e convertem-se em nêutrons, e a estrela vira uma estrela de nêutrons Essas estrelas são extremamente compactas, podendo acomodar uma massa igual à do Sol em uma esfera de apenas 30 quilômetros de diâmetro.
Se iniciar sua jornada com uma massa superior a 25 massas solares, a estrela nasce como uma gigante azul. Essas estrelas evoluem de forma semelhante às estrelas com massa entre 10 e 25 massas solares, mas as fusões nucleares no interior delas ocorrem em um tempo muito menor. Além disso, lançam parte de sua massa para o meio interestelar no decorrer de sua evolução. Durante esse processo, elas são denominadas estrelas Wolf-Rayet. São estrelas que rapidamente atingem os estágios finais de sua evolução e explodem como supernovas.
Após a explosão, a massa restante fica tão concentrada que pode se transformar em um buraco negro, um objeto tão compacto e com gravidade tão grande que nem a luz tem velocidade suficiente para escapar de seu campo gravitacional.
Utilize a imagem para uma sintetização do processo de evolução das estrelas. Faça uma leitura da imagem junto com os estudantes e aproveite para esclarecer dúvidas que possam surgir no entendimento de todo o processo.
A quantidade de informações no texto é grande e os estudantes não devem memorizar os nomes de todas as etapas de vida de uma estrela. É interessante explicar que as fotos dos buracos negros não foram obtidas diretamente e com luz visível. Elas foram montadas após um longo processo computacional com base em dados recolhidos em diversos tipos de radiação eletromagnética. Você pode propor uma gincana para a turma. Em grupos, os estudantes podem usar as informações presente nesse texto e pesquisar outras sobre o nascimento e morte das estrelas. Depois, cada grupo deve preparar um conjunto de perguntas, cujas respostas possuem até três alternativas. Um grupo pode ser escolhido por aqueles que produziram a pergunta ou você pode estabelecer um sistema de prioridade para responder à questão, por exemplo, o representante do grupo que apertar primeiro uma campainha ou soprar um apito que está sobre a mesa de cada grupo competidor.
A participação dos estudantes tanto na preparação das questões, como o empenho para respondê-las, pode ser uma das avaliações do bimestre.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
O nascimento e a evolução de uma estrela é um processo complexo, e os valores fornecidos da massa e do tempo de vida são aproximados e estimados por meio de cálculos. Além disso, o que foi descrito refere-se a uma única estrela isolada, mas há estrelas que se formam aos pares, trios e assim por diante. Nesse caso, o processo complica-se ainda mais, pois pode haver troca de massa e energia entre as estrelas.
A figura a seguir resume os possíveis caminhos evolutivos de uma estrela isolada, que dependem da massa inicial dela.
Buracos negros estelares e buracos negros supermassivos
Existem diferentes tipos de buracos negros: os estelares e os supermassivos.
Os buracos negros estelares originam-se de estrelas de grande massa que, após passarem pelos estágios evolutivos, explodem como supernovas e, caso a massa restante após o lançamento de matéria para o espaço na explosão seja grande o suficiente, elas se contraem, formando um objeto supercompacto. A massa desse tipo de buraco negro chega a duas dezenas de vezes a massa do Sol, e é o tipo descrito no texto.
Os buracos negros supermassivos localizam-se no centro das galáxias, e a massa deles varia de milhões a bilhões de massas solares. Eles podem ter nascido da contração
gravitacional de imensas nuvens de gás ou de aglomerados de milhões de estrelas que existiam no centro das galáxias. Estima-se que os primeiros desses buracos negros tenham se formado quando o Universo tinha menos do que 1 bilhão de anos de idade (o Universo tem cerca de 13,7 bilhões de anos) e era bem mais denso do que é hoje.
Inicie esse tópico questionando sobre a constituição de tudo o que está ao redor dos estudantes. Discuta sobre os átomos que compõem todas as coisas que os rodeiam e quantos tipos diferentes de átomos existem. Questione sobre como os cientistas podem afirmar que no Universo não existem átomos diferentes dos que são encontrados aqui na Terra (isso é possível porque a análise dos espectros da luz proveniente dos mais distantes e diversos pontos do Universo nunca mostrou um espectro de um elemento químico desconhecido.) Finalmente, questione como os estudantes pensam que os diferentes átomos foram criados.
Pesquise, em fontes confiáveis, para responder à questão a seguir.
1 | Como é possível fotografar um buraco negro se ele não emite luz?
Os processos envolvidos na evolução das estrelas estão relacionados com a formação dos elementos químicos: o hidrogênio, alguma quantidade de hélio e uma pequena quantidade de lítio tiveram origem nos primeiros tempos do Universo, antes do surgimento das estrelas. Mas os elementos com número atômico entre o do hélio e o do ferro são produzidos no interior das estrelas, por meio da fusão nuclear, e os elementos com número atômico acima do ferro são formados nas explosões de supernovas.
Daí se conclui que a possibilidade de surgir vida em um planeta depende da nuvem de gás – que deu origem à estrela e aos planetas que a rodeiam–, ter elementos químicos de números atômicos superiores ao do hélio. E esses elementos só podem ter sido processados em outra estrela, mais velha, que explodiu como supernova e espalhou-os pelo espaço, contaminando outras nuvens.
Estrelas como o Sol são de segunda ou mais gerações, porque elas e seus planetas, como a Terra, surgem de nuvens contendo elementos químicos sintetizados durante a evolução e na explosão final de estrelas de gerações anteriores.
A evolução do Sol em nada difere da evolução de outras estrelas com massas semelhantes. O interesse no estudo da evolução do Sol se dá por ser ele a estrela mais próxima de nós e por sua evolução implicar diretamente no destino da Terra.
Assista ao vídeo produzido pela NASA que descreve o que acontecerá com a Terra quando o Sol se transformar em uma gigante vermelha. Acesse o link disponível em: https:// www.youtube.com/watch?v=_18ubTIfYbo (acesso em: 6 jul. 2022).
Se decidir por projetar o vídeo na sala de aula, faça-a até 1min50seg. Como a locução do vídeo está em inglês, você poderá suprimir o som e explicar a sequência dos acontecimentos durante a projeção.
Vimos como as estrelas em geral originam-se, nascem e terminam sua existência de acordo com sua massa inicial. Vamos agora nos concentrar no caso do Sol.
O Sol formou-se há cerca de 4,6 bilhões de anos como resultado do colapso de uma nuvem de gás, assim como todas as estrelas.
Após o colapso, começaram as reações nucleares no seu centro e a consequente transformação de hidrogênio em hélio. É nessa fase que o Sol se encontra atualmente e deve permanecer nesse processo por cerca de mais 4,5 a 5 bilhões de anos.
Nessa situação, há equilíbrio entre a força de gravidade, que puxa a matéria para o centro do Sol, e a força de pressão da radiação, que resulta das reações nucleares no centro do Sol e empurra a matéria para fora.
Quando, daqui a aproximadamente 5 bilhões de anos, o hidrogênio no centro do Sol esgotar-se, ele começará a se contrair devido à força de gravidade, que não será mais equilibrada pela força de pressão produzida pelas reações no centro.
Essa contração fará com que a temperatura no centro do Sol eleve-se até atingir o ponto necessário para que ocorram reações nucleares com o hélio, produzindo carbono. Então, o Sol se expandirá e se transformará em uma gigante vermelha.
Na transição para uma gigante vermelha, as camadas externas do Sol se aproximarão muito, talvez até ultrapassem a órbita da Terra, que será calcinada. Antes disso, com a lenta expansão das camadas externas do Sol, a temperatura da Terra aumentará, o que levará à evaporação da água aqui existente e lançará a maior parte da atmosfera terrestre ao espaço, impossibilitando vida na Terra em sua forma atual.
A fusão de hélio manterá o Sol irradiando energia por cerca de 100 milhões de anos, até que o hélio no núcleo solar esgote-se.
Como a massa do Sol não é suficiente para promover a fusão do carbono e formar oxigênio, ele não explodirá como uma supernova. Ao término da fusão de hélio, processos térmicos farão com que o Sol ejete suas camadas exteriores, formando uma nebulosa planetária. Restará, então, um astro pequeno e extremamente quente, uma estrela anã branca, que irá se esfriar lentamente até se transformar em uma anã negra, uma estrela que já não emite radiação.
Calcinado: queimado; reduzido a cinzas pelo calor.
As questões dessa seção podem ser utilizadas como avaliação da aprendizagem, como preparação da avaliação bimestral da aprendizagem, para identificar lacunas no entendimento dos temas tratados, para propor alguma produção individual ou em grupo sobre temas presentes nas atividades, entre outas possibilidades.
1 | (Enem, 2001)
Leia o poema do compositor Gilberto Gil.
Seu olhar
Na eternidade
Eu quisera ter
Tantos anos-luz
Quantos fosse precisar
Para cruzar o túnel
Do tempo do teu olhar (Gilberto Gil, 1984)
Gilberto Gil usa na letra da música a palavra composta “anos-luz”. O sentido prático, em geral, não é obrigatoriamente o mesmo que na ciência. Na Física, um ano-luz é uma medida que relaciona a velocidade da luz e o tempo de um ano e que, portanto, se refere a:
a. tempo.
b. aceleração.
c. distância.
d. velocidade.
e. luminosidade. Resposta: Alternativa c
Inicie esse item destacando a importância de fatores ligados às condições da Terra como um planeta girando ao redor de uma estrela como o Sol. Se, quando da formação do Sistema Solar, houvesse diminutas variações nas condições existentes, muito provavelmente não estaríamos agora discutindo Astronomia, pois a vida não teria surgido no planeta, ou, caso surgisse, talvez evoluísse de forma diferente de como ocorreu.
Zona habitável
O conceito de zona habitável parte do conhecimento que a Ciência possui sobre as condições necessárias para a existência de vida baseada na única forma de vida que conhecemos: a que se desenvolveu aqui na Terra. Não se tem certeza sobre a possibilidade de formas de vida diferentes da que conhecemos possam se desenvolver. Por isso todo o estudo de vida extraterrestre se baseia nas condições necessárias ao surgimento, evolução e manutenção da vida da forma como ocorreu na Terra.
2 | O que caracteriza um astro como uma estrela é, fundamentalmente, o fato de ela gerar energia. Qual é o processo que permite às estrelas gerarem energia?
As reações de fusão nuclear que ocorrem no centro das estrelas.
3 | A cor de uma estrela depende da temperatura da sua superfície. O Sol é uma estrela amarela, a estrela denominada Betelgeuse é vermelha e a Bellatrix é azul. Consulte o diagrama HR na página 214 e estime a temperatura da superfície de cada uma dessas estrelas.
A temperatura do Sol é 5 000 K; da Betelgeuse, 300 K; e da Bellatrix, 20 000 K.
4 | Por que se diz que o Sol é uma estrela de, no mínimo, segunda geração?
5 | Consulte uma tabela periódica e indique como se originaram os seguintes elementos químicos:
a. oxigênio;
b. prata;
c. mercúrio;
4. Porque ele contém elementos químicos que só podem ter sido gerados no interior de outras estrelas. Uma estrela explodiu como supernova e espalhou os elementos químicos que sintetizou pelo espaço, contaminando a nuvem que deu origem ao Sol.
d. silício;
e. potássio.
5. O oxigênio, o silício e o potássio, por terem número atômico menor que o do ferro, foram produzidos por fusão nuclear no interior das estrelas. Prata e mercúrio, que têm número atômico maior que o do ferro, foram produzidos na explosão de uma supernova.
6 | No estágio atual, qual reação nuclear está ocorrendo no interior do Sol?
A síntese do hélio a partir do hidrogênio.
7 | Na ordem da tabela periódica, até qual elemento é possível se formar no interior do Sol.
Até o carbono.
8 | Como o Sol terminará sua vida? Como uma estrela anã branca.
A continuidade da vida na Terra depende da tolerância dos seres vivos aos parâmetros físicos e químicos que encontramos hoje. Fatores abióticos extremos podem levar muitas espécies à extinção, inclusive os seres humanos.
Entre os fatores essenciais à manutenção da vida humana está a temperatura adequada para a existência de água no estado líquido, a inexistência de radiações nocivas, ou sua existência numa taxa suportável, a existência de uma atmosfera rica em oxigênio e de substâncias nutritivas.
Com base nas condições necessárias à manutenção de vida em um planeta, estabeleceu-se o conceito de zona habitável, que é a região em torno de uma estrela na qual as condições físico-químicas necessárias para o surgimento e desenvolvimento da vida estão presentes.
No entanto, seres vivos poderiam se desenvolver em outros planetas de modo diferente do que ocorreu com os da Terra. Poderiam, por exemplo, ser capazes de habitar planetas gelados ou submersos em lagos de metano. Entretanto, os cientistas, em geral, consideram mais fácil procurar formas de vida semelhantes às que existem na Terra, simplesmente porque são as que conhecemos.
Devido ao fato de sabermos como a vida tornou-se possível na Terra, podemos estabelecer quais são as características que um planeta e a estrela que ele orbita devem ter para abrigar seres vivos semelhantes aos que conhecemos, ou ao menos algo próximo do que existe aqui na Terra.
Quando se cogita a possibilidade de o ser humano viver em outros astros, é necessário saber se esses astros oferecem condições adequadas, como a Terra oferece. Uma possibilidade sempre lembrada é o planeta Marte, uma vez que é o planeta do Sistema Solar mais parecido com a Terra.
No entanto, não é fácil para o ser humano viver em Marte, pois nele há vários fatores que inviabilizam a sobrevivência de seres vivos. Portanto, para que um possível viajante humano possa sobreviver em Marte, será preciso sobrepujar esses fatores. Além disso, é necessário considerar que, primeiro, é preciso chegar até Marte.
As órbitas da Terra e de Marte em torno do Sol são independentes. Dessa forma, não é viável iniciar uma viagem a Marte em qualquer dia, uma vez que a distância entre os dois planetas varia muito.
Existe o que se convencionou chamar de “ janelas de lançamento”, que são períodos durante os quais é possível lançar a nave espacial para que a viagem ocorra numa trajetória mais favorável e econômica.
Utilizando essa trajetória e a tecnologia de que dispomos hoje, a viagem de ida até Marte demoraria cerca de oito meses. Após o pouso no planeta, seria necessário aguardar a próxima janela para iniciar a viagem de volta, o que demandaria cerca de 15 meses. A viagem de volta duraria outros oito meses, o que resultaria numa viagem de 2 anos e 8 meses para ir e voltar.
Uma viagem tão longa certamente acarretaria problemas de ordens biológica e psicológica aos viajantes.
Condições necessárias para o ser humano viver em outro planeta
Nesse tópico, a análise foca na possibilidade do ser humano viver sob as condições existentes em outro planeta, o que é diferente da análise anterior. Aqui, a análise é efetuada utilizando fatores básicos conhecidos, pois sabe-se que o ser humano não resiste à condições suportadas por algumas outras formas de vida existentes no planeta.
Glossário
Sobrepujar: ação de superar; ultrapassar uma condição ou algo.
Explicite aos estudantes essa diferença. Quando se busca a existência de vida fora da Terra, pensamos em qualquer tipo de organismo vivo, mesmo que sejam os mais simples. Ao se analisar a possibilidade de o ser humano viver em outro planeta, isso se torna menos especulativo, pois sabemos exatamente quais são as condições a que o ser humano pode ser exposto sem perecer.
Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.
O texto apresenta apenas questões técnicas sobre uma possível viagem de seres humanos a Marte. Há muitas implicações de ordem fisiológica e psicológica que são difíceis de reproduzir aqui na Terra, ou que são moralmente inaceitáveis e antiéticas, pois podem comprometer de forma irreversível a saúde dos participantes das pesquisas.
Para chegar a Marte saindo da Terra pela trajetória mais econômica, o lançamento deve ocorrer no momento que os planetas estejam posicionados adequadamente para que a nave chegue, no mesmo instante que Marte, ao ponto de encontro.
Novamente, a análise se prende a questões técnicas para o suporte da vida humana em Marte. Além do que está comentado no texto, há os fatores fisiológicos e psicológicos a que os viajantes estarão submetidos durante a permanência em Marte que precisam ser considerados. Por exemplo, como o corpo humano reagirá ao pousar em Marte após uma permanência de quase oito meses em um ambiente de gravidade muito reduzida? Como será a convivência dos viajantes durante o período de estadia em Marte? Como será a mediação de um possível desentendimento entre os viajantes?
Comente esses possíveis problemas com os estudantes e explicite o quão complexo é o planejamento e a execução de uma viagem desse tipo.
Outro problema é que, ao longo do trajeto, os viajantes serão atingidos por radiações cósmica e solar, que podem causar modificações no DNA e induzir o surgimento de câncer. Há também questões técnicas, como transportar o combustível necessário para as viagens de ida e volta e todo o material necessário para a permanência no planeta.
Ao chegar a Marte, o primeiro problema é a atmosfera, que é 100 vezes menos densa que a da Terra e tem uma pressão cerca de 200 vezes menor. Além disso, a composição da atmosfera não é adequada para os humanos, porque o ar que respiramos na Terra é uma mistura de gases formada, principalmente, por nitrogênio (78%) e oxigênio (21%), enquanto a atmosfera de Marte tem 96% de gás carbônico.
Dessa forma, antes da chegada dos viajantes, será preciso construir módulos habitáveis que simulem a atmosfera terrestre. E, quando for necessário sair dos módulos, será preciso usar trajes adequados.
A atmosfera, além de propiciar os gases necessários à respiração humana, serve como escudo para radiações nocivas, junto com o campo magnético terrestre. Além da atmosfera rarefeita, em Marte, não há campo magnético. Portanto, os módulos habitáveis e os trajes para incursões fora deles deverão ter um escudo protetor contra radiações.
Em relação à água, já se sabe que em Marte ela existe na forma de gelo e, recentemente, descobriu-se que há água na forma líquida sob o gelo nas calotas polares. Assim, a dificuldade concentra-se em como aproveitar essa água.
Os estudos sobre a possibilidade de se estabelecer uma côlonia humana em outros planetas se concentram predominantemente no planeta Marte.
Isso ocorre porque Marte é o planeta que apresenta as melhores condições para isso, além de ser um dos mais próximos da Terra.
Veja que todos os planetas do Sistema Solar, exceto a Terra, se encontram fora da zona habitável. Isso significa que em todos eles a vida humana não se sustenta sem um suporte adequado.
As dificuldades para a manutenção da vida humana nos demais planetas são muito maiores do que em Marte. E lá as dificuldades já são enormes, como mostrado no texto.
Em relação à alimentação, não há plantações em Marte, então seria necessário cultivar as plantas também dentro de módulos e conseguir solo adequado para seu cultivo.
Nessa pequena amostra de problemas, já se percebe a grande dificuldade para estabelecer uma colônia terrestre em Marte, apesar de ser o planeta mais próximo da Terra.
Marte foi usado como exemplo da dificuldade do ser humano viver fora da Terra. Em outros astros, as dificuldades serão tão grandes quanto em Marte, embora não sejam necessariamente as mesmas.
Apesar de todas essas dificuldades, há estudos relacionados à possibilidade de uma viagem tripulada a Marte e a todos os possíveis efeitos que uma viagem tão longa poderia acarretar aos viajantes, embora ainda não haja resultados conclusivos sobre todos eles.
Embora seja um filme de ficção, muitos dos problemas para a sobrevivência do astronauta em Marte nele apresentados são reais. É evidente que as soluções propostas são um tanto simplistas e otimistas, mas é interessante observar as possibilidades apresentadas.
Pode-se realizar uma conversa para que os alunos apresentem possíveis soluções para as dificuldades encontradas pelo astronauta para sobreviver em Marte.
As diversas relações que os seres humanos estabeleceram com o céu durante o desenvolvimento das inúmeras civilizações que afloraram no planeta mostram como cada povo viu sua conexão com o mundo e sua imersão nele, refletindo a diversidade de significados, crenças, anseios e valores que caracterizaram cada cultura, revelando o sentido que cada uma atribuía à existência humana.
Diversos povos espalhados por todo o planeta, nas mais variadas épocas, fizeram seus relatos sobre os céus e os seres mitológicos neles imaginados. São tantos relatos que é impossível reunir todos eles. No texto desta seção, explicitamos alguns poucos exemplos para mostrar algumas interpretações que o ser humano construiu ao longo da história a respeito do céu e dos fenômenos que nele ocorrem.
A etnoastronomia, campo do conhecimento que estuda, por meio dos costumes de um povo, os seus conhecimentos astronômicos e as suas interpretações do que ocorre no céu, é uma área de estudo recente e que tem se desenvolvido nas últimas décadas. Há muito material disponível na internet sobre esse tema. Uma busca utilizando a palavra etnoastronomia leva a muitos trabalhos que abordam esse tema.
No link disponível em: http://www. gestaoescolar.diaadia.pr.gov.br/ modules/video/showVideo.php?vi deo=12771 (acesso em 6 jul. 2022) é possível assistir a uma entrevista com o Dr. Germano Afonso, pesquisador brasileiro sobre etnoastronomia, falecido recentemente.
Perdido em Marte. Dir.: Ridley Scott. EUA, 2015. O filme de ficção Perdido em Marte, baseado no livro homônimo de Andy Weir, conta a história de uma equipe de astronautas que está explorando a superfície de Marte. Uma tempestade obriga a equipe a voltar para a nave que orbita o planeta. Nesse processo, um dos astronautas sofre um acidente, perde-se do grupo e é dado como morto. Contudo, ele não morreu. Ele sobreviveu à tempestade e se viu sozinho, sem comunicação nenhuma com a Terra ou com a nave que levou a expedição ao planeta vermelho. Ele volta para o abrigo onde a equipe instalara-se durante a missão e inicia sua jornada de sobrevivência gravando tudo em um diário de bordo com as câmeras de dentro do abrigo. É interessante perceber as dificuldades que o personagem tem de superar para manter as condições mínimas de sobrevivência.
A relação do ser humano com o céu não é a mesma em todas as culturas. É diferente a maneira pela qual, em distintas épocas e civilizações, a importância do Sol, da Lua, dos planetas e das estrelas para a vida humana foi compreendida. Embora a Lua, o Sol e as estrelas tenham sido cultuados como divindades, o estudo dos movimentos desses astros também produziu resultados práticos, como os calendários, que, em algumas culturas, serviram para orientar as épocas de plantio.
O povo indígena da etnia Tembé-Tenetehara habita hoje a região denominada Alto Rio Gurupi, localizada na divisa entre os estados do Pará e do Maranhão. A comunidade vive da caça, da pesca, da colheita de frutos da floresta e da agricultura. Todas essas atividades dependem dos períodos do ano e, por isso, saber quando eles começam é fundamental para a sobrevivência dos indígenas.
Na Região Norte do Brasil, onde vivem os Tembé, não há quatro estações bem demarcadas, apenas dois períodos distintos, um mais chuvoso, que começa em dezembro, e outro mais seco, que começa em junho. Por isso, essa etnia considera a existência de apenas duas estações durante todo o ano: Kwarahy, a estação seca, e Aman, a estação chuvosa. A agricultura dos Tembé está relacionada com esses períodos: o plantio é feito no início da estação chuvosa, e a colheita, no início da estação seca.
As Plêiades formam um conjunto de estrelas facilmente reconhecível no céu, e foram utilizadas por diversos povos para orientação e determinação de épocas do ano. Em junho, as Plêiades se levantam no horizonte leste um pouco antes do Sol raiar, indicando que a estação da seca está chegando. Em novembro, as Plêiades surgem no horizonte leste um pouco depois do anoitecer, indicando aos Tembé que a estação das chuvas está se aproximando.
Bons observadores do céu, os Tembé constataram que as mudanças que ocorrem na natureza ao seu redor estão relacionadas com os movimentos do céu e a posição em que o Sol surge no horizonte no decorrer do ano, de modo que, por meio da observação do Sol e das estrelas, eles podem prever o início das duas estações.
As Plêiades compõem um grupo de estrelas facilmente visíveis a olho nu nos dois hemisférios. Os Tembé utilizam-nas para determinar o início das estações.
Para o povo Tembé, o Sol é o astro mais importante no céu. Ele é como um deus, que fornece luz e calor, além de proteger a vida, e é responsável ainda pela chegada e o fim das chuvas, cuidando do êxito da colheita. Eles também consideram as estrelas como verdadeiras amigas, pois são elas que os orientam quando precisam se deslocar à noite.
Na verdade, o Sol, as estrelas e os demais astros do céu fazem parte da vida dos Tembé.
A civilização inca data do início do século XIII no altiplano da região onde atualmente está situado o Peru.
Posteriormente, essa civilização expandiu-se, chegando a ocupar regiões que hoje fazem parte do Equador, da Bolívia, da Argentina e do Chile.
Os incas conheciam bem o céu, que eles associavam principalmente às atividades religiosas, e esse conhecimento também tinha aplicações práticas, como saber os períodos de plantio e de colheita. Sua principal divindade no céu era o Sol, portanto, a maioria das cerimônias que realizavam estava relacionada com esse astro e com a agricultura, e as mais importantes celebrações aconteciam nos solstícios de dezembro e junho.
Os incas criaram constelações usando as regiões escuras dentro da faixa brilhante da Via Láctea. Nessas manchas escuras, eles viam figuras que lembravam animais, como serpente, perdiz e, logicamente, a lhama.
Para conhecer mais sobre a astronomia inca, acesse a palestra Astronomia dos Incas, disponível em https://www.youtube.com/ watch?v=bguFoPuPbxE (acesso em 3 set. 2022).
Nessa palestra, o Prof. Dr. Jorge Meléndez do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP, relata as observações do céu realizadas pelas antigas civilizações andinas e as constelações brilhantes e escuras que elas imaginavam no céu. Também comenta sobre os calendários que foram elaborados por eles com base nas observações dos movimentos do Sol, da Lua e das estrelas e da importância desses calendários para as atividades agrícolas e para os rituais daqueles povos. A longa duração da palestra dificulta sua apresentação em sala de aula, embora seja uma excelente fonte de informações sobre a astronomia praticada pelos antigos povos andinos.
Os incas consideravam que, no mundo, tudo tinha seu par, como um objeto e sua imagem no espelho, constituindo dois espaços paralelos e interdependentes, como os homens e as mulheres, o céu e a terra, o sagrado e o profano.
Assim, os entes do céu tinham seus pares na terra e guardavam relações de dependência. Os deuses concediam a vida e asseguravam o sustento do mundo, enquanto os mortais pagavam essa generosidade divina com o fruto de seu trabalho e com cultos apropriados. Não é de se estranhar, portanto, que a Via Láctea, um rio celeste para os incas, tivesse seu equivalente na terra, o Rio Vilcanota, que percorre todo o Vale Sagrado dos Incas. Essa correspondência entre o céu e a Terra motivou a construção de espaços rituais em todo o vale que procuravam recriar as constelações andinas. O condor, a raposa e a pomba eram os animais que caminhavam à noite pelo rio celeste dos incas. Em cada uma das cidades do vale sagrado, foram construídos templos com as formas desses animais para serem um “reflexo” da Via Láctea na Terra.
Os incas conheciam diversos fenômenos astronômicos, e a ocorrência de eclipses e o aparecimento de cometas eram razão para grandes temores, pois, sendo raros e efêmeros, eram percebidos como rupturas na regularidade do céu e, por consequência, também na Terra.
Existem evidências de que observações de fenômenos celestes já eram realizadas na China há cerca de 10 mil anos. Para os antigos chineses, o Universo constituía um grande organismo, no qual os acontecimentos celestes e os acontecimentos terrestres estavam interligados, de forma que algum acontecimento em uma parte afetava a outra. O comportamento dos homens interferia no céu, e o céu influía no comportamento dos homens, principalmente dos governantes. O imperador era o centro do império, representado pelo polo celeste norte, o centro de rotação do céu.
Essa concepção de Universo integrado estimulava a observação e o estudo do que ocorria no céu, para poder antecipar o que poderia ocorrer na terra. Além dos movimentos das estrelas, dos planetas, do Sol e da Lua, os chineses também identificaram e registraram vários fenômenos celestes esporádicos, periódicos ou não, como eclipses, aparições de cometas e de novas estrelas.
A medida do tempo também foi uma tarefa importante realizada pelos astrônomos chineses e, para isso, utilizavam tanto o movimento do Sol como o da Lua. Por volta de 1500 a.C., eles já conheciam a duração do ano solar e o intervalo de tempo entre duas fases iguais da Lua.
Por meio da combinação desses dois períodos, elaboraram um eficiente calendário lunissolar, pelo qual os agricultores orientavam-se para preparar a terra e fazer a semeadura e a colheita. Esse calendário também servia para marcar as datas de certas cerimônias religiosas.
Considera-se que o primeiro registro de uma supernova foi feito por astrônomos chineses, em 1054. No local por eles registrado, hoje se encontra a Nebulosa do Caranguejo, resultado da explosão da estrela.
Os antigos chineses
O vídeo Mulan e a astronomia chinesa, disponível em: https://www. youtube.com/watch?v=9BTNeElbr
FM (acesso em 4 set. 2022) mostra, de forma bem-humorada, uma visão resumida de como os chineses enxergavam o céu e os acontecimentos que ocorriam no céu e na Terra. Mostra também como os chineses dividiam o céu.
Exiba o vídeo aos estudantes e, posteriormente, organize um debate sobre as semelhanças e diferenças dos conhecimentos astronômicos dos chineses e o conhecimento dos povos do ocidente.
São escassas as informações sobre os conhecimentos astronômicos dos povos da África. Uma exceção é o artigo “Relações Afro-indígenas”, do Prof. Dr. Germano Afonso, publicado na edição especial da revista Scientific American Brasil sobre etnoastronomia. Nesse artigo, o autor descreve como os conhecimentos de astronomia dos nativos brasileiros e africanos e suas aplicações no cotidiano se integraram após a chegada dos povos escravizados ao Brasil. O artigo está disponível em: http://www.mat.uc.pt/mpt2013/files/ brasil_outros_GA.pdf (acesso em 3 set. 2022).
Os bantos formam um grupo étnico africano que habita o centro-sul do continente, onde atualmente localizam-se África do Sul, Angola, Botsuana, Congo, Lesoto, Malawi, Moçambique, Namíbia, Quênia, República Democrática do Congo, República do Congo, Uganda, Zâmbia e Zimbabwe. Eles são compostos de mais de 350 subgrupos étnicos que praticam principalmente a agricultura, mas também a caça e a pesca.
Da mesma forma que outros povos, como os Tembé, os bantos também utilizam as Plêiades como referência para suas atividades agrícolas. Quando as Plêiades levantam-se no horizonte leste, logo após o Sol se pôr no horizonte oeste, é tempo de iniciar o preparo do solo para o plantio. O início do ano para os bantos também está associado às Plêiades, pois ele começa quando elas surgem no horizonte leste pela primeira vez antes de o Sol raiar.
Além dessa aplicação prática das observações do céu, os bantos também elaboraram mitos ligados a ele. Um exemplo é o mito dos bantos da região de Malawi, no qual relacionam o planeta Vênus com a Lua e atribuem aspectos humanos a esses astros.
Como a órbita de Vênus está entre a da Terra e o Sol, sempre que esse planeta está visível no céu, ele se encontra nas proximidades do horizonte. Em algumas épocas, ele é visto no oeste depois que o Sol se põe, sendo então chamado de estrela vespertina. Em outras épocas, é visto no leste, antes de o Sol nascer, quando é chamado de estrela matutina.
Os bantos denominam a Lua de Kanyerú, um ser masculino que, de acordo com o mito, tem duas esposas: Puikani, a estrela matutina, e Chekechani, a estrela vespertina. Durante cerca de duas semanas, enquanto vai minguando de cheia até nova, Kanyerú fica com Puikani, que está no horizonte leste, mas a esposa não alimenta seu marido, deixando-o cada vez mais magro até desaparecer. No entanto, quando Vênus está no horizonte oeste, e a Lua passa de nova para cheia, é Chekechani quem cuida de seu marido Kanyerú até que ele engorde, tornando-o totalmente redondo.
Vale lembrar que a Lua fica sempre com apenas uma de suas esposas e nunca com as duas ao mesmo tempo. Quando uma delas é visível no céu, a outra desaparece, independentemente da fase da Lua.
Embora sejam apenas quatro exemplos de uma pequena parte das visões do céu de alguns povos entre os muitos que existem ou existiram, percebe-se neles que as visões do céu, em geral, têm tanto caráter mítico quanto prático. Astrobiologia e a busca de vida fora da Terra
O surgimento da vida na Terra e a possibilidade de vida extraterrestre são questões que sempre intrigaram a humanidade. A astrobiologia é um ramo multidisciplinar da Ciência dedicado a esclarecer esses questionamentos. Para isso, emprega conceitos de diversas áreas, como a Astrofísica, Geologia, Geografia Física, Química, Genética, Ecologia, entre outras.
Do ponto de vista astrobiológico, o conceito “vida” permeia a noção de um sistema quimicamente autossustentado capaz de se reproduzir e cuja energia é obtida do meio externo. É desse “tipo de vida” que a Astrobiologia tratará.
[...]
No âmbito da astrobiologia, uma importante linha de investigação da habitabilidade potencial de ambientes extraterrestres é o estudo dos organismos denominados extremófilos. Trata-se de micro-organismos que vivem sob condições extremas de acidez, salinidade, temperatura, pressão, radiação solar etc. – muitas das quais encontradas em Marte, Vênus e luas do Sistema Solar.
Nesse sentido, compreender o funcionamento desses ecossistemas extremófilos na Terra pode, talvez, auxiliar a identificação de ambientes potencialmente habitáveis em outros astros. Assim, o estudo da biologia desses organismos nos desafia a responder questões intrigantes, como: Em que quantidades nutrientes e água devem ocorrer para que a vida possa existir? Quais são os limites de radiação, temperatura, acidez etc. que a vida suporta?
E a vida tal qual não a conhecemos (não baseada em água ou carbono) é possível?
Outra linha de pesquisa da Astrobiologia é a identificação de exoplanetas (planetas extrassolares) com condições potenciais de abrigar vida. Uma das principais técnicas de identificação desses corpos baseia-se na redução da luminosidade da estrela quando o planeta passa em sua frente, fenômeno conhecido como “trânsito”.
Use o texto para comentar um aspecto da pesquisa científica que é aplicado quando não se tem informações sobre determinado fenômeno: a suposição de que uma ocorrência em determinada situação também se aplica a outras situações semelhantes. O artigo trata da procura por vida fora da Terra, mas toda essa procura se baseia no tipo de vida existente aqui no planeta, que é o único tipo que conhecemos. Assim, está implícito no artigo, a suposição de que as formas de vida que porventura possam existir em outros planetas são semelhantes à existente na Terra.
Algo semelhante é feito no estudo acerca de objetos distantes no Universo: supõe-se que as leis da Física que são válidas na Terra também são válidas em outros locais do Universo. Não há nada que possa indicar que essa suposição seja falsa, mas também nada garante que seja verdadeira. Porém, essa é a única maneira de se conseguir avançar no conhecimento, pois se supusermos que o que vale na Terra não vale em outro local, não teremos base para sustentar as pesquisas.
As questões presentes nessa seção podem ser utilizadas para identificar dificuldades de compreensão dos alunos sobre os temas discutidos. Caso seja observada dificuldade em alguns tópicos, retome-os e procure sanar as dificuldades observadas.
1. Sim. O conceito de zona habitável foi estabelecido com base nas condições necessárias para a existência de vida como a conhecemos. Podem existir formas de vida desconhecidas que sejam capazes de se desenvolver em outras condições.
2. O fato de a Lua estar em órbita ao redor da Terra. Dessa forma, a distância entre os dois astros é praticamente constante. Como a Terra e Marte têm órbitas independentes ao redor do Sol, a distância entre os dois planetas varia muito. Assim, há determinados períodos em que as posições dos dois planetas tornam a partida mais favorável. São as janelas de lançamento.
3. Há muitos desafios a enfrentar em Marte para uma possível sobrevivência de seres humanos. Podemos citar questões referentes a saneamento básico, tratamento médico, controle de doenças, demora na comunicação com a Terra, convivência prolongada com as mesmas pessoas em um espaço muito limitado e tantos outros.
4. Especula-se que talvez fosse possível o desenvolvimento da vida (de forma semelhante à Terra) em outros sete astros no Sistema Solar. Marte, em três satélites de Júpiter, Europa, Ganimedes e Callisto, dois satélites de Saturno, Titã e Encélado e no planeta-anão, Plutão. São especulações, pois ainda não foram encontradas formas de vida em nenhum outro lugar além da Terra, mas o fato de não terem sido encontradas não significa que não possam existir.
5. Nos quatro povos, os fenômenos celestes orientam as atividades agrícolas.
6. Porque a região amazônica, onde esse povo vive, está próxima da Linha do Equador, onde as variações do clima não são tão pronunciadas a ponto de se perceber a diferença entre as quatro estações do ano.
2. O conhecimento do comportamento desses seres permite aos pesquisadores estabelecer limites mais amplos para a pesquisa da vida fora da Terra.
A busca por esses outros mundos habitáveis está baseada no conceito de “zona de habitabilidade”, que consiste na região ao redor de uma estrela em que a radiação emitida por ela permitiria a ocorrência de água líquida no planeta. Em geral, estrelas não muito jovens, solitárias, pouco massivas (entre 0,3 e 1,5 da massa solar) e situadas na periferia da galáxia são as principais candidatas a abrigar sistemas planetários habitáveis.
Exoplanetas rochosos e com atmosfera são os mais promissores à vida. Nesse sentido, as chamadas “superterras” (planetas rochosos com massas variando de uma a 10 Terras) têm sido as mais buscadas, a exemplo do planeta Kepler-62f (40% maior do que a Terra).
[...]
O texto mostra, implicitamente, uma questão pouco comentada quando se fala na busca de vida fora da Terra. Como ainda não conhecemos qualquer lugar do Universo, além da Terra, onde exista vida, o único exemplo de vida que temos é a que existe aqui na Terra. Assim, só nos resta procurar vida fora da Terra baseados no único tipo de vida que conhecemos.
1 | Quais são as premissas apontadas no texto que mostram que a busca de vida em exoplanetas baseia-se na vida como ela é na Terra?
A definição de zona habitável é a indicação mais forte nesse sentido. Ela considera que no planeta deva existir água no estado líquido, o que sempre
2 | Qual é a importância de se conhecer as características dos extremófilos para a pesquisa da vida fora da Terra?
foi uma condição necessária para o surgimento e manutenção da vida na Terra.
1 | É possível existir vida fora da zona habitável de uma estrela?
2 | Além de estar mais próxima da Terra, qual é o outro fator que torna uma viagem à Lua muito mais fácil do que uma viagem a Marte?
3 | Você estudou, neste capítulo, alguns dos problemas que precisam ser superados para que o ser humano possa sobreviver em Marte. Cite outros.
4 | Faça uma pesquisa e verifique se há outro astro do Sistema Solar no qual a vida como a conhecemos poderia se desenvolver.
5 | De acordo com o texto, cite o que há em comum entre os quatro povos no que diz respeito à relação que eles têm com o céu
6 | Por que o povo Tembé considera que existem apenas duas estações no ano, e não quatro como se considera normalmente?
7 | Que semelhanças os incas viam entre a faixa da Via Láctea no céu e o Rio Vilcanota?
8 | O mito da etnia banto da região do Malawi sobre a Lua e suas duas esposas explica um fenômeno astronômico. Qual é esse fenômeno?
7. Os Incas consideram que tudo o que existe no céu tem um correspondente na terra. Para eles, a Via Láctea é um rio celeste que corresponde ao Rio Vilcanota, que corta o vale sagrado deles.
8. As fases da Lua.Classificar os objetos de estudo em grupos com características semelhantes é parte importante da metodologia científica.
No diagrama HR, estão relacionadas a temperatura da superfície da estrela e sua luminosidade, ou seja, a quantidade de energia que a estrela emite.
Nesse diagrama, as estrelas encontram-se agrupadas em determinadas regiões. Na parte superior do diagrama, localizam-se as estrelas de grandes dimensões, as gigantes e as supergigantes vermelhas e azuis, e na parte inferior, as estrelas pequenas, as anãs brancas e vermelhas. Do lado direito, ficam as estrelas mais frias e, portanto, vermelhas, enquanto do lado esquerdo ficam as estrelas mais quentes e azuladas. Há ainda uma faixa no centro do diagrama, denominada sequência principal.
Consulte o diagrama HR da página 214, no qual a luminosidade da estrela é dada em relação à luminosidade do Sol – o valor 100, por exemplo, representa 100 vezes a luminosidade do Sol – e a temperatura é medida em °C.
Na tabela, estão relacionadas algumas estrelas e suas respectivas temperaturas superficiais e luminosidade.
1 | Consulte o diagrama HR e identifique no caderno a classificação de cada estrela. Use a tabela abaixo como modelo.
Essa atividade não trabalha com a coleta de dados experimentais. Os estudantes irão realizar um trabalho muito semelhante ao dos cientistas, fora do laboratório.
Particularmente no caso da Astronomia, hoje é raro o cientista participar diretamente da coleta de dados, pois, em geral, os grandes observatórios astronômicos se encontram em regiões afastadas das cidades, e muitas vezes, até em continente diferente do local de pesquisa, o que exige um deslocamento do cientista.
Uma das possibilidades é um cientista, que permanece de forma contínua no observatório, coletar os dados com os telescópios e enviá-los para que outros cientistas os analisem.
Outra maneira, muito utilizada atualmente devido ao desenvolvimento da rede mundial de computadores, é um cientista, por exemplo, na Europa controlar remotamente um telescópio, por exemplo, na América do Sul, coletar os dados e arquivá-los eletronicamente, o que possibilita a consulta de vários pesquisadores.
Use um tempo da aula para discutir o gráfico que representa o diagrama HR.
Fonte: OLIVEIRA FILHO, K. S.; SARAIVA, M. F. O. Astronomia e Astrofísica Porto Alegre: Ed. Universidade/UFRGS, 2000.
Mostre aos estudantes como devem ser lidas as escalas da abcissa e da ordenada. Explique também como se localiza um ponto qualquer relacionando os valores da ordenada e da abscissa. É importante que os alunos compreendam quais são as unidades utilizadas (temperatura; ordenada da esquerda: luminosidade do Sol; e ordenada da direita: tamanho da estrela)
O diagrama HR tem duas escalas, sendo que a abscissa, que representa a temperatura, é inversa com relação aos gráficos mais comuns. No diagrama HR, as maiores temperaturas estão representadas à esquerda, e não à direita. O eixo da ordenada é o da luminosidade. Aproveite o diagrama para explorar a habilidade de leitura de gráficos, e o uso de uma régua pode facilitar a leitura para responder à atividade proposta no Livro do Estudante.
BOHR, N. Sobre a constituição de átomos e moléculas. 3. ed. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian,1989.
Livro com as memórias de Niels Bohr publicadas em 1913 no Philosophical Magazine.,nas quais expõe seus estudos sobre a estrutura do átomo. Nesses estudos, há referências a trabalhos de outros cientistas como, por exemplo, Rutherford, relacionados ao modelo atômico.
BUENO, C. Visões estranhas: artista norte-americana cria arte a partir de DNA. Ciência e Cultura, Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC), São Paulo, v. 71, n. 4, 2019. Disponível em: http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0009-67252019000400018. Acesso em: 29 jul. 2022.
CESAR, R. G. Astrobiologia e a busca de vida fora da Terra. Ciência Hoje, n. 379. Rio de Janeiro: Instituto Ciência Hoje, ago. 2021.
HEWITT, P. G. Fundamentos de Física Conceitual. Tradução Trieste Ricci. Porto Alegre: Bookman, 2009.
HORVATH, J. E. O ABCD da Astronomia e Astrofísica. São Paulo: Livraria da Física, 2008.
MASSAMBANI, O.; MANTOVANI, M. S. M. (org.). Marte: novas descobertas. São Paulo: IAG/USP, 1997.
OLIVEIRA FILHO, K.S.; SARAIVA, M. F. O. Astronomia & Astrofísica. São Paulo: Livraria da Física, 2017.
PARTINGTON, J.R. A short history of chemistry. New York: Dover Publishers, 1989.
O livro aborda os principais marcos da evolução histórica da Química.
POUGH, F. et al. A vida dos vertebrados. 4. ed. São Paulo: Atheneu, 2008.
RIDLEY, M. Evolução. 3. ed. Porto Alegre: Artmed, 2006.
O livro descreve em detalhes os processos evolutivos. Nele são abordados os aspectos históricos do desenvolvimento da teoria evolutiva, desde a teoria da seleção natural até os conceitos modernos da genética molecular.
SEBERA, D.K. Estrutura eletrônica & Ligação Química. São Paulo: Polígono- EDUSP, 1968.
O livro que aborda desde o conceito de modelos para a matéria até a discussão de forma mais profunda das ligações químicas.
SISTEMA Nacional de Unidades de Conservação da Natureza (SNUC). Disponível em https://www. icmbio.gov.br/educacaoambiental/politicas/snuc.html (acesso em: 8 set. 2022).
O SNUC é um conjunto de normas e procedimentos que regem todo o território nacional quando o assunto é “Unidades de Conservação”. Neste documento você encontra as principais características e definições desses locais.
THOMSON, J.J. On the structure of atom: an investigation of stability and periods of oscilation of a number of corpuscles arranged at equals intervals around the circunference of a circle; with application of the results to the theory of atomic structure. In: Philosophical magazine and Journal of Science London, Edinburgh and DublIn: S 6. Vol 7.n.39.March 1904.
Neste artigo original de 1904, J.J. Thomson descreve detalhadamente, com diversos cálculos matemáticos, as características de seu modelo atômico.
URRY, L.; CAIN, M. L.; WASSERMAN, S. A.; MINORSKY, P. V.; ORR, R. B. Biologia de Campbell. 12. ed. Porto Alegre: Artmed,, 2022.
Este livro trata de todos as áreas da Biologia, desde a célula até a biosfera.