Telaris 7 ano ciências

Fernando Favoretto/Criar ImagemATIVIDADES Respostas e orientações didáticas Respostas da seção Atividades nas Orientações didáticas. Aplique seus Aplique seus conhecimentos conhecimentos 1 Por que algumas doenças provocadas por vírus não afetam a mesma pessoa mais de uma vez? 2 Identifique as afirmativas corretas. 1. Algumas doenças provo- cadas por vírus não afetam ( ) O soro serve para uma pessoa se prevenir de uma doença durante o resto da vida. a mesma pessoa mais de ( X ) Para se prevenir contra a poliomielite, é preciso tomar uma vacina. uma vez porque, depois da ( ) A vacina contém anticorpos. cura, nosso organismo é ( X ) A vacina estimula a produção de anticorpos. capaz de produzir rapida- 3 Embora a reciclagem de materiais seja fundamental para reduzir o volume de lixo, precisamos ter alguns cuidados mente anticorpos especí- com os resíduos separados para a coleta seletiva. Observe a figura 6.35 e responda: Quais doenças podem ser evi- ficos, isto é, substâncias tadas com esse cuidado? que atuam no combate a esse vírus. 6.35 Garrafas de vidro com o gargalo voltado 2. Resposta na reprodução para baixo. do Livro do Estudante. 4 Na figura 6.36 estão representados vírus da varíola. A varíola é uma virose transmitida por gotículas de saliva dos portadores do vírus ou pelo uso de objetos contaminados. A doença foi erradicada em 1980, mas alguns vírus foram 3. Podem ser evitadas as se- preservados em laboratório. Qual foi a principal medida que tornou possível a erradicação da varíola? guintes doenças: dengue, chikungunya, zika, febre amarela, leishmaniose. 4. Vacinação. 5. Porque o sistema de trans- porte é mais eficiente, o que torna mais fácil o des- locamento de pessoas e a transmissão de doenças de uma região para outra. 6. Pode dar certo porque al- guns vírus são capazes de parasitar bactérias. Eye of Science/SPL/Fotoarena 6.36 Vírus da varíola vistos ao microscópio eletrônico (aumento de cerca de 29 000 vezes; coloridos articialmente). 5 Hoje, quando um novo vírus surge, ele tem mais chance de se espalhar pelo mundo do que antigamente. Você sabe explicar por quê? 6 Uma bactéria conhecida como salmonela pode provocar infecções intestinais, com diarreia, vômitos e febre. O doen- te precisa receber tratamento médico rapidamente. A doença pode ser contraída ao ingerir ovo malcozido e conta- minado com a bactéria ou quando se lava mal as mãos antes de cozinhar, por exemplo. Alguns cientistas vêm tentando usar certos vírus para combater essa bactéria. Explique por que essa tentativa pode dar certo. ATIVIDADES 167 167CAPÍTULO 6 – MANUAL DO PROFESSOR

Respostas e Respostas da seção Atividades nas Orientações didáticas. orientações didáticas 7 O cientista Louis Pasteur costumava cultivar os microrganismos que lhe interessavam. Para isso, conseguia uma Aplique seus amostra do microrganismo – dos ferimentos de um animal doente, por exemplo – e a colocava em um balão de vidro conhecimentos contendo um líquido com substâncias que serviam de alimento para o microrganismo (açúcares, gordura, proteínas, etc.). Nesse caldo rico em alimentos, o microrganismo se multiplicava e Pasteur podia, assim, estudá-lo à vontade. 7. Porque os vírus somente Entretanto, ele não conseguiu cultivar desse modo o microrganismo causador da raiva. Explique por que Pasteur não se reproduzem no interior obteve sucesso nesse caso. de células vivas. 8 Neste capítulo, você aprendeu como ocorre a transmissão da esquistossomose. Agora, numere os acontecimentos 8. Resposta na reprodução do Livro do Estudante. abaixo na sequência correta do ciclo do parasita. Comece pela fase do ovo no intestino humano. 9. Resposta na reprodução ( 1 ) ovo no intestino humano ( 6 ) vermes adultos no sangue ( 5 ) larva penetra na pele do Livro do Estudante. ( 3 ) larva penetra no caramujo ( 2 ) ovos na água ( 4 ) larva sai do caramujo 10. a)Em 2006, entre 30% e 40%; em 2016, entre 40% 9 Relacione os termos a seguir com as frases correspondentes. (Dica: um termo pode valer para mais de uma frase, e e 50%. vice-versa!) b) No ano de 2006, porque esse foi o ano com a me- a) Tênia c) Ancilóstomo e) Oxiúro nor porcentagem de es- goto tratado. A falta de b) Lombriga d) Filária f) Esquistossomo tratamento de esgoto aumenta a ocorrência de ( a ) Esse verme pode nos deixar doentes quando comemos carne malcozida e contaminada com cisticercos. doenças transmitidas ( f ) A larva desse verme pode sair de um caramujo e penetrar no organismo humano pela pele. por microrganismos pre- ( f ) Esse verme pode viver nas veias do fígado e do intestino do ser humano. sentes da água contami- ( b ) Esse verme produz a doença conhecida como ascaridíase. nada, como a hepatite e ( c ) A larva desse verme sai do ovo no solo e penetra no corpo humano através da pele. a cólera, além da diarreia ( d ) A picada de certos mosquitos pode transmitir a larva desse verme. infecciosa, da esquistos- ( c ) Produz uma doença conhecida também como “amarelão”. somose, entre outras. ( c ) Andar calçado ajuda a evitar a doença causada por esse verme. ( d ) A doença causada por esse verme pode ser evitada com o combate ao mosquito transmissor. c) Porque com o acesso a ( a ) Essa verminose pode ser causada pela ingestão de cisticercos. água limpa e tratamen- ( f ) Essa verminose pode ser combatida pela criação de peixes que se alimentam de certas espécies de caramujos. to de esgoto, diminui o ( d ) Esse verme causa uma doença conhecida popularmente como elefantíase. número de pessoas doentes, o que repre- 10 No gráfico abaixo podemos ver a porcentagem de esgoto que passa por tratamento (linha com quadradinhos, IN046) senta uma economia e de esgoto despejado diretamente na natureza (linha com círculos, IN056) no Brasil, entre 2006 e 2016. com gastos de saúde, como medicamentos e Porcentagem de esgoto tratado e internações. de esgoto despejado diretamente na natureza 11. Não, porque a malária é 60 transmitida por picada de Percentual (%) certas espécies de mos- 50 quito e por sangue con- Banco de imagens/Arquivo da editora taminado, e não pelo 40 compartilhamento de ob- jetos. 30 12. Resposta na reprodução 20 do Livro do Estudante. 10 2007 2008 2009 2010 2011 2012 IN056 IN046 13. A inspeção pode ter des- 0 Ano coberto cisticercos na car- 2006 2013 2014 2015 2016 ne, indicando que ela estava contaminada por Fonte: BRASIL. Ministério das Cidades. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental – SNSA. 6.37 larvas de tênia. Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento: Diagnóstico dos Serviços de Água e Esgo- tos – 2016. Brasília: SNSA/MCIDADES, 2018. p. 81. Disponível em <http://etes-sustentaveis.org/ 14. a) Doenças cujo contágio ocorre pelo ar (gotículas wp-content/uploads/2018/03/Diagnostico_AE2016.pdf>. Acesso em: 5 fev. 2019. de saliva): gripe, resfria- do, poliomielite, sarampo, a) Qual é a porcentagem da população com acesso a esgoto tratado em 2006? E em 2016? rubéola, catapora, caxum- b) Em qual ano da série histórica você esperaria encontrar maior número de casos de doenças como a cólera? Por ba, tuberculose, pneumo- nia e hanseníase. quê? c) Estima-se que cada real investido em saneamento básico economiza 9 reais em gastos com saúde. Explique por Transmissão por picadas de artrópodes: dengue, que isso acontece. febre amarela, chikun- gunya, zika, febre macu- 168 ATIVIDADES losa, doença de Chagas, leishmaniose, malária e pirose, cólera, toxoplasmose, tétano, amebíase, teníase, Protozoários: doença de Chagas, leishmaniose, malária, to- filariose. cisticercose, esquistossomose, ascaridíase, ancilostomose, xoplasmose, amebíase. enterobíase, larva migrans cutânea e micoses. Verminoses: teníase, cisticercose, esquistossomose, as- Veiculação por água, solo caridíase, ancilostomose, enterobíase, larva migrans cutâ- ou alimentos contamina- A raiva é transmitida pela mordida de animais contamina- nea e filariose. dos: poliomielite, leptos- dos, como cães. c) Higiene e cuidados pessoais (evitar contato com pessoas b) Vírus: gripe, resfriado, poliomielite, sarampo, rubéola, catapo- infectadas): gripe, resfriado, poliomielite, sarampo, rubéola, 168 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 2 ra, caxumba, dengue, febre amarela, chikungunya, zika, raiva. catapora, caxumba, tuberculose, pneumonia, cólera, hanse- níase, toxoplasmose, amebíase, ascaridíase, ancilostomose, Bactérias: tuberculose, pneumonia, febre maculosa, lep- enterobíase, larva migrans cutânea e micoses. tospirose, cólera, tétano e hanseníase.

Respostas da seção Atividades nas Orientações didáticas. Respostas e orientações didáticas 11 Uma pessoa que vive na mesma casa em que outra que teve malária também contraiu a doença. Ao saber disso, um vizinho comentou que foi por falta de higiene e que essa pessoa não devia ter usado os mesmos objetos (copos, pratos, De olho na notícia etc.) da outra, que esteve doente. Você concorda com essa opinião? Por quê? Notícia 1 a) Essas doenças são causa- 12 Indique as afirmativas verdadeiras. ( X ) A instalação de rede de esgotos ajuda a evitar a esquistossomose. das por vírus e transmiti- ( X ) Uma pessoa pode contrair ascaridíase se ingerir ovos do parasita em alimentos mal lavados. das pelo mosquito Aedes ( ) A carne de porco contaminada e malcozida pode transmitir a cisticercose. aegypti. ( X ) A tênia é um parasita do intestino humano. b) João – hipótese inválida: ( ) A transfusão de sangue favorece a transmissão da teníase. as doenças mencionadas ( X ) Para ajudar a prevenir a cisticercose, é importante tomar água tratada e não comer verduras nem frutas mal lavadas. no texto são causadas por ( ) O combate ao caramujo transmissor ajuda a evitar a teníase. vírus transmitidos pelo ( X ) Andar calçado ajuda a prevenir a ancilostomose nas regiões com focos da doença. mosquito Aedes aegypti e não estão diretamente re- 13 Um abatedouro foi fechado pela Inspeção Federal da Delegacia do Ministério da Agricultura e teve mais de 600 kg lacionadas ao tratamento de carne apreendidos. O dono do abatedouro protestou, dizendo que em seu estabelecimento as carnes ficavam sob de esgoto. refrigeração constante e que, portanto, não havia nenhuma carne estragada. Com base no que você aprendeu neste capítulo, explique qual pode ter sido o problema. Letícia – hipótese inválida. O barbeiro é o vetor da 14 Você acaba de estudar várias doenças transmissíveis, entre elas, a cólera, a doença de Chagas, a dengue, a raiva e a doença de Chagas. malária. Elabore um quadro comparativo para essas doenças, que contenha as seguintes informações: a) Forma de transmissão (picadas de insetos, mordidas de animais contaminados ou ingestão de água e alimentos Rodrigo – hipótese viável. contaminados). b) Agente causador (vírus, bactérias ou protozoários). Maria – hipótese inválida. c) Principais medidas preventivas. As doenças mencionadas são causadas por vírus e De olho na notícia por isso não podem ser tra- tadas com antibióticos. Notícia 1 Carlos – hipótese viável. Leia o trecho de uma notícia de maio de 2017. O Ministério da Saúde acompanha os dados do último boletim epidemiológico que aponta redução de 90,3% dos ca- sos de dengue; 95,3% de zika e 68,1% de chikungunya em relação ao mesmo período de 2016. Vale ressaltar, no entanto, que o período de maior incidência das três doenças segue até o fim de maio. Portanto, todos os esforços de prevenção e combate ao Aedes aegypti devem ser mantidos. A participação da população nesse processo é fundamental. […] Prevenção e combate – dengue, chikungunya e zika. Disponível em: <http://combateaedes.saude.gov.br/pt/noticias/908-casos-de-dengue-no- brasil-caem-90-em-2017>. Acesso em: 6 fev. 2019. a) Qual é a relação do Aedes aegypti com a dengue, a zika e a chikungunya? b) Ao ler a notícia, cinco estudantes criaram algumas hipóteses para explicar a redução nos casos de dengue, zika e chikungunya. Avalie as afirmações de cada um, explicando as hipóteses inválidas. • João concluiu que aumentaram os índices de tratamento de esgoto no Brasil, por isso o número de casos de dengue diminuiu tanto. • Letícia relacionou o controle do inseto barbeiro à diminuição de casos de dengue, zika e chikungunya. • Rodrigo supôs que o número de casos diminuiu porque a reprodução do mosquito Aedes aegypti foi controlada. • Maria considerou que as pessoas doentes devem ter sido medicadas com antibióticos e por isso deixaram de transmitir as doenças mencionadas. • Carlos afirmou que a participação da população no combate aos criadouros de mosquito contribuiu para a dimi- nuição dos casos das doenças. ATIVIDADES 169 Saneamento básico: poliomielite, leptospirose, cólera, han- seníase, toxoplasmose, amebíase, teníase, cisticercose, esquis- tossomose, ascaridíase e ancilostomose. Combate aos organismos transmissores: mosquito Aedes aegypti (dengue, febre amarela, zika e chikungunya), carrapato-estrela (febre maculosa), barbeiro (doença de Chagas), mosquito-palha (leishmaniose), caramujos (es- quistossomose) e mosquitos do gênero Culex (filariose). 169CAPÍTULO 6 – MANUAL DO PROFESSOR

Respostas e Respostas da seção Atividades nas Orientações didáticas. orientações didáticas Notícia 2 De olho na notícia Neste capítulo, você viu que a vacinação é uma medida essencial de saúde individual e coletiva. No entanto, nos úl- Notícia 2 timos anos, determinados fatores fizeram com que algumas pessoas deixassem de se vacinar ou de vacinar seus filhos. Entre esses fatores estão a falta da percepção de risco de doenças praticamente eliminadas, a falta de informação sobre a) Esse movimento começou a importância da vacinação e ainda o medo sem fundamento de alguns efeitos colaterais. Leia a notícia a seguir e res- quando uma revista publicou ponda às questões. um artigo que relacionava o autismo com as vacinas. O movimento antivacinas no mundo b) Não, pois o estudo que re- Nos EUA as autoridades de saúde têm um problema com as famílias que se recusam a vacinar seus filhos. O saram- lacionou o autismo às va- cinas foi desacreditado po foi declarado erradicado em 2000 entretanto em 2014 surgiram 23 surtos com 668 infectados. No final da década de muitas vezes por toda a comunidade científica. 1970, a coqueluche estava limitada a mil casos por ano; mas apenas na Califórnia em 2014 houve uma epidemia com c) Doenças que tinham sido quase 10 000 pacientes e mais de 18 000 em todo o país em 2015. erradicadas, ou que tinham incidência muito baixa, vol- [...] Autismo: também taram a infectar pessoas, Este movimento antivacinas começou com força nos EUA em 1988, quando uma conhecido como provocando epidemias. Al- revista científica de prestígio publicou um estudo que relacionava o autismo com as Transtornos do guns exemplos dessas vacinas, investigação que foi desacreditada em múltiplas ocasiões por toda a comuni- Espectro Autista (TEA), doenças são o sarampo, a dade científica. é uma condição catapora, a coqueluche e [...] permanente que faz com a caxumba. E na Europa, os antivacinas também estão muito presentes. [...] Por esta razão, as leis que a pessoa tenha de vacinação estão sendo reforçadas em toda Europa, onde a queda da imunização tem problemas no d) Foram criadas e reforçadas causado um aumento de doenças como o sarampo, a catapora e a caxumba, como asse- desenvolvimento da leis para garantir que as gurou o Centro Europeu para a Prevenção e Controle de Doenças (ECDC). A Itália, por linguagem e de interação crianças sejam vacinadas. exemplo, aprovou uma lei que estabelece a vacinação obrigatória para crianças de 0 a 6 social, entre outros. Espera-se que o estudan- anos e penalidades aos pais que não cumprirem o calendário. O diagnóstico da criança te concorde, porque a va- com autismo ocorre a cinação não é uma questão partir dos 18 meses de vida. pessoal, mas sim de saúde pública. [...] GARCÍA, C. Movimento antivacina: mãe prefere ir para a prisão a imunizar seu filho. El País. 3 out. 2017. Disponível em: <https://brasil.elpais.com/brasil/2017/10/02/ciencia/1506938178_101257.html>. Acesso em: 14 mar. 2019. a) O movimento antivacinas é formado por grupos de pessoas que se recusam a tomar vacinas e a vacinar seus filhos. De acordo com o texto, como esse movimento começou? b) De acordo com o texto, o movimento antivacinas se justifica? c) Qual foi a consequência desse movimento em locais como os Estados Unidos e a Europa? d) O que está sendo feito para evitar que as pessoas deixem de tomar vacinas? Você concorda com essas medidas? De olho no texto O texto a seguir traz trechos de uma entrevista do Instituto de Comunicação e Informação Científica e Tecnológica em Saúde com o professor Igor Sacramento. Leia-o e responda às questões. Fake news e saœde [...] Em um momento tão crucial para a saúde da população, diversas notícias falsas dificultam a adesão da população à vacinação contra a febre amarela. O site “Boatos” listou as sete mentiras sobre a febre amarela “que sempre enganam os menos informados”, tais como “Febre amarela é uma farsa criada para vender vacinas” ou “Médico de Sorocaba diz que vacina paralisa o fígado”ou“Própolis espanta o mosquito da febre amarela”,são alguns exemplos que circulam nas mídias sociais, [...] causando muita confusão e fazendo com que algumas pessoas fiquem em dúvida se devem ou não se vacinar. [...] 170 ATIVIDADES 170 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 2

Respostas da seção Atividades nas Orientações didáticas. Investigue Qual o impacto das fake news na campanha de vacinação da febre amarela? 1. Nosperíodosdascampanhas de vacinação contra gripe, o Os boatos, como informações concorrentes às oficiais, existem desde sempre. Eles fazem parte das redes de comu- governo fornece gratuita- nicação de uma sociedade, produzindo as práticas de difamação de pessoas e a desconfiança das instituições, de imagi- mente a vacina para grupos nação de histórias e circulação de narrativas amplamente disseminadas mas sem localização de origem possível. No prioritários, que têm maior lugar de um responsável, um pseudônimo, quando muito. Em geral, era assim porque se dizia ser assim. chance de pegar a gripe ou possuem menos defesas [...] contra as complicações da doença, como pessoas a par- O impacto das chamadas fake news na campanha de vacinação da febre amarela ainda não foi mensurado,mas temos tir dos 60 anos de idade, uma reação popular complexa: ao mesmo tempo que vemos as filas aumentando, há uma crescente desconfiança em crianças de 6 meses a 5 anos, relação ao fracionamento (o termo leva as pessoas a crerem que se trata de algo menor, fragmentado, ineficiente, ruim) e trabalhadores de saúde, pro- à própria vacina, que poderia fazer mal e até levar à morte. Essas notícias se espalham com muita força nas redes sociais fessores, povos indígenas, on-line [...] gestantes, pessoas porta- doras de doenças crônicas [...] não transmissíveis ou pes- soas portadoras de outras É possível mudar o jogo? condições clínicas especiais, pessoas privadas de liberda- As pessoas buscam cada vez mais formas alternativas, concorrentes, menores, não oficiais de informação, de modo de – o que inclui adolescen- que atenda às suas crenças e posicionamentos. Isso não é diferente em relação à saúde.As pessoas buscam informações tes e jovens de 12 a 21 anos que reforcem seus preceitos. em medidas socioeducativas – e funcionários do sistema [...] prisional. Mas o médico tam- bém pode indicar a vacina Vivemos um contexto de máxima visibilidade, de excesso de circulação informacional, de uma enorme disposição para pessoas de outras ida- para a polêmica, para o debate, para o comentário, para o compartilhamento, para a curtida [...]. A integração e o diálogo des (a partir de 6 meses), são desafios para o campo da comunicação na saúde, assim como são para uma sociedade democrática. caso haja risco de infecção respiratória, por exemplo. A [...] vacina contra a gripe fornece proteção limitada, durante PORTELA, G. Febre amarela: pesquisador da Fiocruz fala sobre notícias falsas e pós-verdades em saúde. Disponível em: <https://agencia. cerca de um ano, porque os fiocruz.br/febre-amarela-pesquisador-da-fiocruz-fala-sobre-noticias-falsas-e-pos-verdades-em-saude>. Acesso em: 6 fev. 2019. vírus da gripe sofrem tantas mutações que, depois desse a) Consulte em dicionários o significado das palavras que você não conhece e redija uma definição para essas período, novos vírus mutan- palavras. tes já estarão no ambiente. b) A expressão fake news vem do inglês e significa notícias falsas. Explique com suas palavras o significado dessa 2. Doenças negligenciadas são expressão. aquelas que não recebem grandes investimentos por- c) O trecho discute o impacto das fake news na troca de informações sobre uma doença. Qual é o agente causador que atingem pessoas das dessa doença? Como ela é transmitida e como pode ser combatida? regiões mais pobres do mun- do. É o caso de muitas ver- d) De que forma as fake news podem atrapalhar o controle da doença mencionada pelo texto? minoses e de doenças e) Você já recebeu fake news sobre saúde em alguma mídia social? Discuta com um colega sobre o que pode ser feito transmitidas por insetos, como a doença de Chagas e para que essas fake news não se espalhem. a dengue. Investigue Faça uma pesquisa sobre os itens a seguir. Você pode pesquisar em livros, revistas, sites, etc. Preste atenção se o conteú- do vem de uma fonte confiável, como universidades ou outros centros de pesquisa. Use suas próprias palavras para elaborar a resposta. 1 Pesquise sobre as indicações existentes para se tomar a vacina contra a gripe e por que ela deve ser repetida todo ano. Após a pesquisa, imagine uma situação na qual um conhecido se recusa a tomar vacinas consideradas obrigatórias pelo governo. Elabore uma redação defendendo a vacinação para convencer essa pessoa. 2 O que são doenças negligenciadas? Construa um texto argumentando sobre os problemas de não investir em pes- quisas sobre doenças que afetam milhões de pessoas. ATIVIDADES 171 Respostas e orientações didáticas d) Quando as pessoas recebem e compartilham notícias falsas, essas informações podem se espalhar, tendo consequências De olho no texto como: as pessoas deixam de tomar a vacina; pessoas que já to- maram a vacina buscam se vacinar novamente; pessoas com- a) Resposta pessoal. batem o mosquito de forma inadequada. b) A expressão se refere a boatos sobre os mais diversos temas e) Resposta pessoal. Espera-se que os estudantes reconheçam a que são, geralmente, espalhados em redes sociais. importância de checar a fonte das informações, já que as fake c) A febre amarela é causada por um vírus e é transmitida pela news geralmente não têm autores conhecidos. Eles devem de- fender também que é fundamental não compartilhar informa- picada do mosquito do gênero Aedes. O combate se dá por meio ções que pareçam duvidosas, ou não apresentam fonte. da vacinação e do controle do mosquito. CAPÍTULO 6 – MANUAL DO PROFESSOR 171

Respostas e Respostas da seção Atividades nas Orientações didáticas. de Chagas, malária, leishmaniose, teníase e cisticer- orientações didáticas cose, esquistossomose, ascaridíase, ancilostomose. Trabalho em equipe Procurem dados atualizados sobre o modo de trans- Trabalho em equipe missão dessa doença, sua incidência no Brasil, os Cada grupo de estudantes vai escolher uma das ativida- sintomas, o tratamento, as medidas preventivas 1. A questão tem o objetivo des a seguir para pesquisar em livros, revistas ou sites con- e que providências governamentais estão sendo de estimular a criatividade fiáveis (de universidades, centros de pesquisa, etc.). Vocês feitas para controlar a doença. Com a ajuda do pro- do estudante e sua capa- podem buscar o apoio de professores de outras disciplinas fessor de Geografia, confeccionem mapas do Brasil cidade de expressão por (Geografia, História, Língua Portuguesa, etc.). Exponham os com as áreas de maior incidência dessa doença. meio de texto escrito. resultados da pesquisa para a classe e a comunidade esco- Importante: pesquisem também se há ocorrências lar (estudantes, professores e funcionários da escola e pais da doença no município e no estado em que vocês 2. O estudante deverá encon- ou responsáveis), com o auxílio de ilustrações, fotos, vídeos, vivem e, em caso positivo, pesquisem se está ha- trar as seguintes epide- blogues ou mídias eletrônicas em geral. Ao longo do trabalho, vendo uma epidemia, se é uma doença endêmica mias e pandemias de gripe: cada integrante do grupo deve defender seus pontos de vis- e o que está sendo feito para combatê-la. Elabo- 1918-1919. A gripe espa- ta com argumentos e respeitando as opiniões dos colegas. rem ainda uma campanha de combate a ela. A nhola, surgida na Ásia, es- campanha deve incluir pequenos textos, escritos palha-se inicialmente de 1 Depois de conseguirem um calendário básico de va- em linguagem acessível a leigos, sobre as formas forma rápida pelo mundo, cinação (que pode ser obtido no portal do Ministério de transmissão, os cuidados para a prevenção, etc. causando, segundo algumas da Saúde ou em postos de saúde), façam um resumo Podem ser criados cartazes, frases de alerta (slo- estimativas, até 40 milhões das doenças prevenidas por vacinas que constam no gans), figuras, letras de música, entre outros. Não de mortes. No Brasil, provo- calendário. Elaborem também argumentos defen- se esqueçam de avisar que o diagnóstico e o tra- cou cerca de 300 mil mortes, dendo a importância da vacinação para a saúde do tamento de uma doença devem ser orientados por inclusive, em 1919, a de Ro- indivíduo e da população. médicos. Se possível, convidem um médico para dar drigues Alves, presidente uma palestra sobre a doença. Depois, apresentem o da República, que acabara 2 Com o auxílio dos professores de Ciências e de Histó- trabalho para a classe e a comunidade escolar. Há de ser reeleito. ria, pesquisem (em livros, na internet, etc.) as princi- ainda a opção de construir um blogue, conforme as pais epidemias e pandemias de gripe que ocorreram orientações do professor. A epidemia foi causada por no século XX: quando e onde começaram e o número uma variedade do vírus de mortes que provocaram. Pesquisem também as Procedimento Influenza, que mudou seu consequências sociais dessas epidemias. hospedeiro natural, pas- 1 Mergulhe as folhas de alface no vidro de conserva sando das aves para os se- 3 Escolham uma das doenças seguintes para pesqui- com a água filtrada sem cloro. Tampe o vidro e deixe- res humanos, após sofrer sar: raiva, dengue, febre amarela, chikungunya, zika, -o em um local iluminado por cerca de três dias. mutações. A doença come- cólera, tuberculose, leptospirose, hanseníase, doença çava como uma gripe co- 2 Com o conta-gotas, pingue uma gota da água do vidro mum, atacando as vias Aprendendo com a prática sobre uma lâmina de microscópio. Ponha alguns fia- respiratórias, mas evoluía pos de algodão sobre a gota de água e cubra tudo com em algumas horas para fe- Atividade 1 uma lamínula. Com o papel absorvente, retire o exces- bre alta, diarreia e hemor- so de água ao redor da lamínula. Os fiapos diminuem o ragias. Com os hospitais Antes de realizar a atividade prática com a orientação movimento de um microrganismo que pode aparecer cheios, cadáveres chega- do professor, siga os procedimentos necessários para a ob- no meio de cultura e se desloca muito rapidamente. ram a ser empilhados nas servação de microrganismos ao microscópio. ruas e a população reco- 3 Com a ajuda do professor, observe ao microscópio o lheu-se às suas casas. Material material que você preparou. Use primeiro as lentes 1957. A gripe asiática ma- • Um microscópio de menor aumento e depois as de maior aumento e tou cerca de 2 milhões de • Lâminas e lamínulas tente identificar alguns seres vivos que se encontram pessoas. O vírus era menos • Um conta-gotas na cultura. agressivo que o da gripe • Um pequeno chumaço de algodão espanhola e o mundo es- • Papel absorvente tava mais preparado para • Folhas de alface não lavadas enfrentar epidemias. • Água filtrada em carvão ativado, que remove o cloro 1968. A gripe Hong Kong, • Vidro de conserva com tampa causada por um vírus transmitido pelas aves pa- 172 ATIVIDADES ra os seres humanos, es- palhou-se pelo mundo, 3. O tema pretende desenvolver a criatividade dos estudantes matando cerca de 1 milhão para elaborar campanhas educativas de prevenção contra de pessoas. algumas doenças, levando-os a exercitar as expressões oral, 2003. Um surto de gripe aviá- escrita e gráfica, além de se atualizarem com questões de ria na Ásia leva as autorida- saúde no Brasil e em sua comunidade, promovendo conscien- des a ordenar o sacrifício de tização e preocupação com essas questões. dezenas de milhões de aves de criação. As pessoas que contraíram a doença viviam em contato com aves vivas e infectadas. 2009. Um surto mundial da gripe H1N1 (conhecida popularmente como gripe suína) matou milhares de pessoas no mundo inteiro entre abril de 2009 e agos- to de 2010. 172 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 2

Respostas da seção Atividades nas Orientações didáticas. Atividade 2 b) O mofo apareceu porque Veja o que é necessário para a execução desta atividade, esporos presentes no ar Resultados e conclusão caíram no pão e na laranja. que deve ser realizada sob a supervisão do professor. Siga Agora, faça o que se pede. as orientações a seguir. c) Porque o fungo precisa de água para crescer e se re- a) Desenhe o que você observou. Material produzir. b) Observe as fotos abaixo. Algum microrganismo • Uma laranja • Uma fatia de pão de fôrma d) No vidro da tigela e no pires que você observou é parecido com os que estão • Uma tigela de vidro em que caiba a laranja não existe matéria orgâni- nas fotos? Em caso afirmativo, pesquise algumas • Um pires ca suficiente para servir características desses organismos e redija um re- • Palitos de madeira de alimento para o mofo. latório a ser entregue ao professor. As imagens • Um pouco de água (uma xícara de café, por exemplo) são vistas ao microscópio. • Microscópio, lâminas e lamínulas e) Porque a umidade, somada • Luvas descartáveis ao calor do corpo, é um am- SPL/Fotoarena biente propício à reprodu- ção dos fungos. SPL/Fotoarena6.38 Paramécio (mede entre 50 mm e 300 mm). Procedimento Autoavaliação 6.39 Ameba (mede cerca de 500 mm). 1 Ponha a laranja na tigela de vidro e guarde-a em um c) Considerando os resultados obtidos, por que é im- local escuro e quente. Umedeça a fatia de pão e co- 1. No caso de temas citados loque-a sobre o pires, que deverá ser guardado em com frequência pelos estu- portante higienizar frutas, legumes e verduras an- local escuro e quente também. dantes, faça um levantamen- tes de consumi-las? to das dúvidas e retome o 2 Observe diariamente a laranja e o pão. Quando come- conteúdo do Livro do Estu- çarem a mofar, usando as luvas, colha um pouco do dante, esclarecendo todos mofo com o palito. os pontos de dificuldade. Sugerimos também que dis- 3 Espalhe o mofo sobre as lâminas de vidro. Pingue cuta com a turma as meto- uma gota de água, cubra com a lamínula e examine dologias utilizadas para as lâminas ao microscópio. resolver as dificuldades, orientando os estudantes a Resultados e discussão aplicar uma ou mais estra- tégias sempre que depara- Agora, faça o que se pede. rem com dificuldades. a) Desenhe o que você pôde observar e identifique as 2. Estimule os estudantes a partes do mofo. discutir a importância da va- cinação, tendo em vista a b) Explique como o mofo apareceu no pão e na laranja. ascensão de grupos contrá- c) Por que foi preciso umedecer o pão? rios à vacinação. Oriente-os d) Por que o mofo se desenvolveu na laranja e no pão, de forma que percebam a relevância das campanhas mas não no vidro da tigela ou no pires? de vacinação e os impactos e) Considerando o resultado obtido, por que é impor- da não vacinação em um con- texto mais amplo. tante secar bem a região entre os dedos para evi- tar micoses? 3. Estimule os estudantes a investigar áreas do municí- Autoavaliação pio que sejam propensas à incidência das doenças men- 1. Você teve dificuldade para compreender algum tema estudado no capítulo? O que fez para superar essa dificuldade? cionadas no capítulo. Nesta 2. Você entendeu a importância de tomar vacinas de acordo com as campanhas do Ministério da Saúde? Elabore uma questão, podem ser consi- derados elementos da pai- justificativa para essa importância usando as próprias palavras ou debata com os colegas sobre o assunto. sagem local que permitam 3. Retomando o que você estudou sobre as doenças, avalie áreas do seu município onde elas podem estar presentes. realizar inferências sobre a provável ocorrência de veto- Proponha medidas que poderiam ser tomadas para evitá-las. res de doenças, como proxi- midade com corpos de água, ATIVIDADES 173 entre outros. Isso permitirá o exercício investigativo dos estudantes e consequente autonomia para propor ideias que podem solucionar ques- tões de saúde pública local. Respostas e orientações didáticas c) Espera-se que com a atividade prática o estudante perce- ba que os alimentos devem ser higienizados porque con- Aprendendo com a prática têm microrganismos neles, que podem ou não causar doenças. Atividade 1 a)eb)No preparado podem ser encontrados, em geral, paramé- Atividade 2 cios, amebas e rotíferos, entre outros. Mas essa composição a) Desenho do estudante baseado na observação em micros- pode variar. Os fiapos ajudam a diminuir a mobilidade do pa- cópio. ramécio, que se desloca por cílios. 173CAPÍTULO 6 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas OFICINA DE SOLUÇÕES A fêmea adulta do 1 ovos A. aegypti deposita Sugere-se que, antes de ini- ovos em locais com ciar a abordagem do infográfico, Perigo na água parada água parada. sejam relembrados os concei- tos abordados na unidade sobre O Aedes aegypti é um mosquito encontrado em centros 2 larva Assim que as larvas saúde e doenças infecciosas. urbanos. Pode transmitir doenças como a dengue, a chikun- eclodem, elas vivem e Verifique se os estudantes fi- gunya e a zika. Atualmente, a melhor maneira de prevenir es- se alimentam na água, caram com alguma dúvida so- sas doenças é justamente por meio do combate aos criadou- nutrindo-se de bre o conteúdo deste capítulo ros de mosquitos, controlando sua população. substâncias orgânicas. e, se for o caso, esclareça os pontos principais e oriente a Ciclo de vida 3 pupa A larva sofre leitura de algumas partes dele. metamorfose. O ciclo de vida do A. aegypti pode ser dividido em quatro fases: 4 mosquito adulto Em seguida, peça aos estu- ovo, larva, pupa e mosquito adulto. Os ovos (cerca de 0,4 mm) asas aparelho dantes que façam a leitura tex- são depositados pela fêmea adulta (cerca de 5 mm de sugador tual e das imagens que estão comprimento) em locais de água parada; as larvas (1 mm a 6 mm presentes no infográfico e ques- de comprimento, conforme o estágio larval) eclodem dos ovos e tione-os sobre o assunto tratado. vivem no meio aquático até se transformarem em pupas e, É esperado que eles associem depois, em adultos. Os indivíduos adultos vivem cerca de 30 dias. a proliferação do mosquito Aedes aegypti com a transmis- Elementos representados Após cerca de três dias, surge o mosquito são de doenças. Caso essa as- em tamanhos não adulto. Apenas as fêmeas infectadas sociação não seja citada pelos proporcionais entre si. pelos vírus transmitem as doenças. estudantes, faça perguntas pa- Cores fantasia. Enquanto suga o sangue, o A. aegypti ra que reflitam sobre o assunto e consigam chegar ao resultado costuma levantar o último par de pernas. esperado. Relembre que, além da dengue, esse mosquito pode Número de casos prováveis de dengue, As doenças transmitir a febre amarela, a chikungunya e zika no Brasil chikungunya e a zika. As três doenças transmitidas pelo A. aegypti são perigosas para a Casos prováveis saúde humana, em especial se não forem tratadas rapidamente e de Ainda utilizando o infográfico, maneira adequada. Em mulheres grávidas, a infecção pelo vírus da questione os estudantes sobre Dengue Chikungunya Zika zika aumenta o risco de a criança nascer com microcefalia, condição as fases da metamorfose do em que o cérebro não se desenvolve de maneira adequada. mosquito, desde a deposição 2011 507 798 — — dos ovos até a fase adulta, e so- Por essas razões, é importante ficar atento à saúde do próprio corpo bre os locais de desenvolvimen- 2012 286 011 — — e consultar o médico caso apresente sintomas. to das larvas. Analise a tabela com eles, verificando o número 2013 1 452 489 — — Além disso, podemos adotar medidas simples de combate à de casos prováveis ocorridos no proliferação do mosquito, como a produção de armadilhas com Brasil entre 2011 e 2018. Chame 2014 591 080 2 761 — garrafas PET. a atenção dos estudantes para a ausência de registro de casos 2015 1 638 058 36 254 — de chikungunya antes de 2014 e de zika antes de 2016. Se jul- 2016 1 483 623 276 821 215 795 Ilustrações: Mauro Nakata/Arquivo da editora gar pertinente, oriente-os a mon- tar gráficos de barras com os 2017 209 702 179 657 16 040 dados da tabela. Pergunte aos estudantes se o número de ca- set./2018 203 157 74 932 7 208 sos de dengue aumentou ou di- minuiu desde 2015. Fonte: elaborado com base em MINISTÉRIO DA SAÚDE. Boletins epidemiol—gicos. Disponível em: Pergunte aos estudantes se eles conhecem algum caso de <http://portalms.saude.gov.br/boletins-epidemiologicos>. dengue, chikungunya ou zika Acesso em: 6 fev. 2019. que tenha ocorrido com um fa- miliar, amigo ou conhecido. Dei- 174 OFICINA DE SOLU‚ÍES xe que eles exponham seus apontamentos e aproveite para explicar os cuidados necessá- rios depois que a pessoa contrai alguma dessas doenças. 174 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 2

Outras formas de combater o A. aegyptiLuis Robayo/A Consulte Respostas e orientações didáticas Além do combate aos criadouros contendo água parada, outrosLuis Robayo/AF Conheça mais informações sobre métodos podem ser aplicados para controlar a proliferação dos o Aedes aegypti : Sugerimos que nesse momen- mosquitos em diferentes fases. Conheça alguns exemplos a seguir. • Dengue, Chikungunya e Zika to os estudantes sejam questio- http://combateaedes.saude.gov.br/ nados sobre as formas de FP A nebulização de inseticida pode ser feita apenas por pt/tira-duvidas combater o Aedes aegypti. Uti- agentes do governo, pois se usa um produto tóxico. • Combate ao mosquito Aedes aegypti lize as formas citadas por eles É uma forma comum de controlar a população do http://www.ans.gov.br/prevencao-e- como ponto de partida e o info- mosquito em locais com muitos casos das doenças. combate/combate-ao-mosquito- gráfico para complementar ou No entanto, além dos problemas ambientais, o uso aedes-aegypti aprofundar o combate às dife- contínuo de um mesmo inseticida pode deixar de ser • Armadilha letal para mosquitos rentes fases de vida do mosqui- efetivo após certo tempo, como você verá no 9o ano. http://www.faperj.br/downloads/ to. Pergunte se já observaram mosquiterica.pdf algumas dessas formas de pre- P Acessos em: 6 fev. 2019. venção ocorrendo na região pró- xima à residência deles ou à O controle de larvas do mosquito pode ser feito escola e deixe que exponham por peixes que se alimentam delas, como é o suas experiências. caso do barrigudinho (Poecilia reticulata ; cerca de 6 cm de comprimento). Essa forma de A proposta de soluções pode combate é conhecida como controle biológico. ser feita em grupos de até quatro estudantes, conforme as carac- Fernando Favoretto/Criar Imagem Mauro Nakata/Arquivo da editora terísticas da turma. É de extrema importância alertá-los de que, Armadilhas para capturar e matar o A. aegypti caso optem pelo primeiro projeto, podem ser feitas com materiais reaproveitados, a armadilha de captura do mos- como garrafas PET. Esse método é efetivo quito deve ser muito bem plane- apenas se realizado coletivamente. Além disso, jada e discutida com o professor a armadilha pode atrair mais mosquitos, por e outros adultos antes da cons- isso, a recomendação de algumas instituições trução, para que o equipamento de pesquisa é evitar usá-la. capture o mosquito sem permitir a sua proliferação. Os estudantes Em casos de determinadas doenças, como a dengue, a chikungunya e a não devem ter contato direto com zika, é obrigatória a notificação aos órgãos governamentais de saúde. as larvas que possam ter ficado Isso é importante para traçar estratégias de controle de epidemias e presas dentro da armadilha. Aler- para conhecer as áreas afetadas, direcionando medidas de saúde. te-os de que, caso constatada a presença desse tipo de larva na Propondo uma solução armadilha, eles devem informar imediatamente a um adulto e aos Com os colegas, escolha um dos projetos uma forma de divulgar (sites, blogues, Na prática órgãos governamentais de saúde a seguir para desenvolver. vídeos, áudios, cartazes, campanha, da sua região. • Planejar e construir um novo rádio da escola, etc.) métodos 1. Como foi feita a divisão de individuais e coletivos de prevenir Caso os estudantes optem equipamento de captura: estabeleçam o contato com o A. aegypti. Se possível, tarefas no grupo? por fazer a campanha de divul- estratégias para interferir em algum estabeleçam um canal de comunicação gação, oriente-os a planejar de momento do ciclo de vida do com o sistema de saúde do seu 2.O equipamento construído funcionou que maneira pretendem fazer a A. aegypti. Entre outros aspectos, município para divulgar informações divulgação (painel espalhado levem em conta quais serão os sobre casos das doenças, bem conforme esperado? em alguns pontos da escola e materiais necessários, as etapas de como as regiões afetadas (também da comunidade, panfletos, ma- construção e como será utilizado é possível fornecer dados de 3.A divulgação teve o impacto teriais de divulgação em mídias (armadilha, uso manual, etc.). casos existentes na escola e digitais e redes sociais, etc.) e • Divulgação de informações sobre em regiões próximas). esperado? As pessoas se quais as informações que devem dengue, chikungunya e zika: escolham conscientizaram sobre o papel da constar no material. população no combate às doenças? Após a realização da atividade, 4.Quais foram as dificuldades peça a eles que exponham para a turma o planejamento e a mon- encontradas na execução do projeto? tagem do projeto para que os co- legas apresentem sugestões de 5.O que vocês aprenderam com essa melhoria. Essa proposta auxilia os estudantes a desenvolver al- experiência? gumas competências da BNCC e promove a troca de ideias, que OFICINA DE SOLUÇÕES 175 enriquecerá os projetos. Caso haja necessidade, faça interven- ções para esclarecer dúvidas que apareçam ou considerações im- portantes sobre os projetos, dan- do ênfase à segurança dos estudantes. Após a implementação dos pro- jetos, oriente os estudantes a res- ponder às questões do Na prática; peça que compartilhem as res- postas com os colegas. 175CAPÍTULO 6 – MANUAL DO PROFESSOR

UNIDADE 3 The Bridgeman Art Library/Fotoarena Competências da BNCC Xilogravura Fábrica de locomotivas, de autor desconhecido, 1864. 176 Gerais • CG 1, 2, 3, 6, 7 e 9 Específicas de Ciências da Natureza • CECN 1, 2, 3, 4, 6 e 7 Para ler a descrição das compe- tências gerais e específicas de Ciências da Natureza da BNCC, consulte as Orientações Gerais do Manual do Professor. Capítulos que compõem esta unidade Capítulo 7 – Máquinas sim- ples Capítulo 8 – O calor e suas aplicações Capítulo 9 – Combustíveis e máquinas térmicas Capítulo 10 – Tecnologias e novos materiais Objetivos da unidade Nesta unidade, serão estuda- dos os tipos de máquinas desen- volvidos pela humanidade ao longo do tempo. Para que o estu- dante compreenda o funciona- mento delas, serão abordados os princípios físicos envolvidos no funcionamento de algumas má- quinas simples, como trabalho, força, calor, temperatura e ener- gia. Dessa forma, o estudante poderá compreender as mudan- ças nos modos de produção e na organização social ao longo do tempo pelo viés da ciência. Principais conceitos da unidade Máquinas simples, força, tra- balho, alavancas, roldanas, trans- formação da energia, calor, temperatura, sensação térmica, mudanças de estado físico, dila- tação térmica, condução, convec- ção, irradiação, isolantes térmicos, fontes de combustível, combus- tíveis fósseis, equilíbrio termodi- nâmico, máquinas térmicas, avanços tecnológicos, lixo ele- trônico. 176 MANUAL DO PROFESSOR – UNIDADE 3

UNIDADE Máquinas, Orientações didáticas calor e novas 3 tecnologias Sugere-se iniciar o trabalho com a unidade solicitando aos Máquinas são dispositivos criados para estudantes que observem a ima- executar trabalho e que, durante a gem de abertura. Questione-os história, passaram por muitas sobre o cenário que está sendo transformações. Na Revolução apresentado e se eles conhecem Industrial, por volta do século XVIII, as cenários semelhantes. Nesse máquinas transformaram a produção e momento, é possível que eles a vida das pessoas e, até hoje, causam citem filmes antigos ou imagens grande impacto no mundo do trabalho e de revistas, ou ainda mencionem nos hábitos da sociedade. Infelizmente, algumas peças decorativas que os benefícios proporcionados por essas assumem formato de máquinas mudanças são acompanhados por antigas. Permita que eles citem desequilíbrios sociais e ambientais. suas vivências livremente, e em seguida chame a atenção para Respostas das questões de sensibilização os diferentes elementos das má- nas Orientações didáticas. quinas representadas. Peça aos estudantes que imaginem para 14 Com o desenvolvimento de novas que seria utilizado cada um des- tecnologias, muitas profissões são ses elementos e levantem hipó- criadas, enquanto outras deixam de teses sobre a função das existir. Como você imagina que o máquinas. mundo do trabalho vai mudar nos próximos anos? A partir das respostas dos es- tudantes, peça a eles que refli- 24 Telefones celulares são usados para tam sobre quais máquinas são fazer pesquisas, assistir a vídeos, utilizadas atualmente para de- ouvir música e tirar e enviar fotos. sempenhar as funções citadas. Você usa celular? Quais os benefícios e Esse debate auxilia-os no desen- os problemas trazidos por essa volvimento da competência ge- tecnologia? Que cuidados devemos ral da BNCC relativa a utilizar os ter na comunicação virtual com conhecimentos historicamente pessoas que conhecemos e com as construídos sobre o mundo físi- que não conhecemos pessoalmente? co, social, cultural e digital para entender e explicar a realidade (CG 1). Durante os debates propostos, fique atento a qualquer tipo de manifestação desrespeitosa. In- centive a expressão de diferentes pontos de vista e argumentos que considerem e respeitem a diversidade de pensamento e de características que existem entre as pessoas. Se julgar interessan- te, inclua ainda outras questões relacionadas ao conteúdo desta unidade. 177 Questões de sensibilização 1 O estudante deve se basear em seu dia a dia e usar a imagi- 2 Respostas pessoais. O estudante deve refletir sobre sua pró- nação para criar hipóteses sobre possíveis mudanças no pria postura ao interagir com a internet e sobre sua experiên- mundo do trabalho provocadas pelas novas tecnologias. As cia com outras pessoas. A internet pode ajudar as pessoas a ligações telefônicas, por exemplo, eram completadas ma- se comunicar com frequência e ajuda a unir pessoas que têm nualmente por profissionais; e o leite fresco era entregue interesses semelhantes. No entanto, os indivíduos podem diariamente pelo leiteiro. Entre as profissões que surgiram ficar restritos ao ambiente virtual, sem ter contato presencial recentemente estão sobretudo aquelas relacionadas a mí- com outras pessoas. Essa segunda situação pode, em alguns dias digitais. casos, levar ao isolamento. 177UNIDADE 3 – MANUAL DO PROFESSOR

CAPÍTULO 7 CAPÍTULO Máquinas simples Objetivos do capítulo 7 Neste capítulo, serão estuda- Blaine Harring/Corbis/Getty Images dos os conceitos físicos de força e trabalho integrados ao funcio- 7.1 Mulher praticando atividade esportiva conhecida como tirolesa na região de Riviera Maya, no México. Respostas do boxe Para começar namento de máquinas simples, como roldanas, alavancas, rodas A tirolesa é composta de um sistema de cabos e polias. nas Orientações didáticas. com eixo, cunhas e parafusos. O estudante será convidado, ao Bicicletas, motores e várias ferramentas elétricas dependem de roldanas, ou Para começar longo de todo o capítulo, a pro- polias, para funcionar. A polia é uma roda que gira em torno de um eixo e tem um canal por soluções para tarefas me- por onde passa uma corda, ou dentes, onde se encaixam correntes. Nas bicicletas, por 1. Onde é possível cânicas do cotidiano. exemplo, as duas roldanas são ligadas por correntes, formando as engrenagens que observar roldanas fazem com que as pedaladas movimentem os pneus. e alavancas em Além disso, será apresenta- funcionamento do parte do contexto social que Sistemas formados por polias são indispensáveis em vários tipos de serviços, no seu cotidiano? levou ao desenvolvimento das como resgates em acidentes em que a vítima precisa ser suspensa. Elas também são máquinas simples, com exem- usadas em alguns esportes, como a escalada, o rapel e a tirolesa, e em muitas outras 2. De que forma esses plos desde a pré-história. atividades do dia a dia. Veja a figura 7.1. instrumentos nos ajudam no dia a dia? Habilidade da BNCC abordada 178 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias EF07CI01 Discutir a aplicação, Respostas do boxe Para começar ao longo da história, das máqui- nas simples e propor soluções e 1 Resposta pessoal. Podemos observar roldanas em poços artesianos, nas extremidades de guindastes e em aparelhos utili- invenções para a realização de zados para levantar peso, como os encontrados nas academias de ginástica; alavancas podem ser observadas em cortado- tarefas mecânicas cotidianas. res de unha ou em um abridor de garrafas. Orientações didáticas 2 Roldanas e alavancas são exemplos de máquinas simples que alteram a força necessária para realizar um trabalho. Essa al- teração pode ser na intensidade, direção ou sentido em que a força é aplicada. A partir da imagem de aber- tura e das perguntas do boxe Para começar, pode-se verificar os conhecimentos prévios dos estudantes sobre os temas que serão desenvolvidos ao longo deste capítulo. Questione-os so- bre o que está sendo retratado na imagem, se eles conhecem a atividade representada e de que maneira a imagem está re- lacionada ao título do capítulo. Neste primeiro momento, des- taque a importância da seguran- ça em todas as atividades, tanto no trabalho quanto na prática de esporte. Então, alerte os estu- dantes para os elementos utili- zados pela pessoa na fotografia, questionando-os sobre a função deles durante a prática. Caso os estudantes desconheçam a ati- vidade, mostre fotografias adi- cionais e explique como as cordas e demais acessórios auxiliam na prática da atividade. Para ampliar o trabalho com o conteúdo, consulte a Sequência Didática dispo- nível no Material Digital do Professor. 178 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

1 Força e trabalhoBlend Images/Getty Images Orientações didáticas No dia a dia, a palavra força tem vários significados. Muitas vezes ela é usada no Ilustrações: Mauro Nakata/Arquivo da editora Antes de iniciar o tópico, le- sentido de esforço muscular, por exemplo, em um puxão, como você pode ver na situ- vante os conhecimentos pré- ação que aparece na figura 7.2. vios dos estudantes sobre os termos “trabalho” e “força”. Ao 7.2 Você já brincou debater tais conceitos com a de cabo de guerra? turma, enfatize que a força po- Nessa brincadeira, de mover um objeto, aumentar o lado que aplicar a ou reduzir a velocidade do mo- maior força na corda vimento ou mudar sua direção, vence a disputa. enquanto o trabalho é a energia resultante ao se aplicar uma Em Física, podemos conceituar força como qualquer agente que pode deformar força durante um deslocamen- um objeto ou modificar o movimento de um corpo, alterando sua velocidade ou direção. to de um objeto. Nesse sentido, uma grande dificuldade dos es- Na figura 7.3, a garota empurra a mesa, fazendo com que ela se desloque. Ela tudantes está em compreender mudou a mesa de posição aplicando uma força. Por causa do deslocamento da mesa, algumas situações em que não dizemos que a força aplicada pela menina realizou um trabalho. realizamos trabalho, no sentido físico do termo, como quando 7.3 Ao arrastar a mesa, dizemos que a força aplicada pela menina realiza um trabalho. (Elementos representados em tamanhos estamos segurando um objeto não proporcionais entre si. Cores fantasia.) sem deslocá-lo. Para auxiliá-los, explique que, ao segurarmos De uma forma simplificada, podemos dizer que o trabalho depende da força um objeto, o nosso esforço se aplicada e do deslocamento do objeto. Quanto maior a força usada para puxar, em- dá para manter os músculos purrar ou levantar um objeto, maior será o trabalho realizado. O trabalho também contraídos constantemente. será maior quanto maior a distância percorrida pelo objeto ao ser puxado, empurra- Essa contração consome ener- do ou suspenso. Em outras palavras, o trabalho é o resultado da multiplicação da gia, mas não há trabalho reali- força pelo deslocamento. zado sobre o objeto porque não há deslocamento. Como veremos a seguir, as máquinas simples modificam a força que a pessoa tem de fazer ao realizar uma atividade ou trabalho e, com isso, facilitam diversas tarefas. Depois dessa explicação, ex- plore diferentes situações uti- Máquinas simples • CAPÍTULO 7 179 lizando as figuras 7.2 e 7.3, perguntando aos estudantes em quais casos existe aplica- ção de força e em quais casos existe a realização de trabalho (segundo o conceito físico de trabalho): crianças puxando a corda mas ficando no mesmo lugar, crianças puxando a corda e se deslocando para um dos lados, a menina empurrando a mesa sem movê-la, a menina movendo a mesa, etc. Ao explo- rar esses exemplos é possível verificar se os estudantes com- preenderam esses conceitos. 179CAPÍTULO 7 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas 2 Alavancas, roldanas e O físico inglês Isaac Newton (1642-1727) Para apresentar esse tópico, outras máquinas simples explicou que os corpos se providencie alguns exemplos atraem mutuamente por de alavanca: grampeador, pin- Quando se fala em “máquina”, talvez você pense em uma máquina de lavar, um uma força chamada força ça, abridor de latas e de garrafa liquidificador, o motor de um carro ou um computador. Mas uma tesoura, um carrinho gravitacional ou força da (e uma lata e uma garrafa com de mão e um alicate também são máquinas (ou máquinas mecânicas) que facilitam gravidade. A Terra exerce tampa de metal), tesoura, ali- nossas atividades. uma força gravitacional cate, etc. sobre os corpos. Essa Todas as máquinas mecânicas são adaptações ou combinações de dispositivos força é chamada peso e Com os instrumentos, de- chamados máquinas simples, que você estudará a seguir. As combinações de máqui- é dirigida para o centro monstre aos estudantes o fun- nas simples são chamadas máquinas complexas. da Terra. cionamento dessas alavancas, com enfoque para as alavancas Alavancas interfixas (como a tesoura e o alicate) para facilitar a com- Uma alavanca é uma barra, uma haste de madeira ou outro material resistente preensão da figura 7.4. Em se- que pode se mover sobre um ponto fixo, também conhecido como ponto de apoio. As guida, solicite a eles que iden- alavancas são muito úteis para mover objetos pesados. tifiquem o ponto de apoio (ou ponto fixo) e os pontos de apli- Veja a figura 7.4. Observe que a pessoa da figura aplica uma força a determinada cação das forças potente e re- distância do ponto fixo, com intuito de vencer o peso da rocha, que está a outra dis- sistente para cada um dos ob- tância do mesmo ponto. Chamamos força potente ou força motriz a força capaz de jetos apresentados. Estimule produzir movimento e força resistente a força capaz de se opor ao movimento, que, os estudantes a refletir sobre a no caso da figura, está associada ao peso da rocha (as setas indicam o sentido das realização de tarefas como abrir forças). tampas de garrafas ou levantar Cláudio Chiyo/Arquivo da editora um objeto sem a ajuda de tais ponto fixo 7.4 Esquema que mostra como a alavanca é Fernando Favoretto/Criar Imagem instrumentos. Caso eles encon- R posicionada sobre um ponto fixo e usada para trem alguma dificuldade para P deslocar corpos. A pessoa aplica uma força, identificar os pontos de apoio, chamada força potente (P), para deslocar um deixe que manipulem alguns objeto, associado a uma força resistente (R). instrumentos com a sua super- (Elementos representados em tamanhos não visão. Não permita que os es- proporcionais entre si. Cores fantasia.) tudantes manipulem objetos perfurocortantes. Nesses casos, A alavanca representada na figura 7.4 é chamada alavanca interfixa, porque o sugere-se optar por demonstra- ponto fixo fica entre (inter) a força potente e a força resistente. O que você acha que ções realizadas por você. vai acontecer se a pessoa afastar um pouco o ponto fixo da extremidade em que está a pedra? Para constatar o que acontece, realize a atividade Mundo virtual a seguir. Para realizar uma atividade Você vai precisar de uma régua rígida (que não de manipulação dos diferen- se dobre facilmente) de cerca de 30 centímetros de tes tipos de alavancas e per- comprimento, alguns livros e uma borracha que sirva mitir aos estudantes visualizar de ponto de apoio para a régua. Veja a figura 7.5. as formas de atuação desses instrumentos, consulte o site <http://www.ib.usp.br/iec/con teudo/fisica/alavancas/>. Acesso em: 6 fev. 2019. 7.5 Alavanca utilizando régua e borracha. Observe que o ponto de apoio está bem perto do ponto de contato da alavanca com os livros. 180 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias 180 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

Produza uma montagem semelhante e teste se é fácil levantar a pilha de livros Orientações didáticas nessa situação. Depois, afaste um pouco a borracha (ponto fixo) da extremidade onde estão os livros e repita o teste. Afaste mais um pouco a borracha e repita a tentativa. Providencie, com antece- dência, um cabo de vassoura À medida que você afasta o ponto fixo dos livros, tem de fazer cada vez mais e/ou réguas (de acrílico, metal força para levantá-los. Ou seja, em uma mesma alavanca, a força aplicada terá de ser ou madeira) e peça aos estu- maior à medida que afastamos o ponto fixo da carga. dantes que analisem as formas de atuação desses instrumen- No caso da alavanca da figura 7.4, isso também acontece: quanto mais perto o tos como alavancas. Solicite a ponto fixo estiver da rocha, menos força será necessária para movê-la. Com a alavan- eles que se organizem em pe- ca, portanto, fazemos menos força para levantar a rocha. Além disso, observe que, quenos grupos para manusear com a alavanca, a força aplicada é dirigida para baixo, enquanto a força que faríamos tais objetos, orientando-os a para levantar a rocha sem a alavanca seria dirigida para cima. manipulá-los de forma respon- sável, garantindo a segurança Mas será que com o uso de uma alavanca o trabalho realizado é menor do que de todos. Peça que identifiquem sem a alavanca? os pontos de atuação das for- ças, o ponto fixo e a diferença No exemplo da figura 7.4, a força exercida pela pessoa (força potente) é menor do entre as forças aplicadas para que o peso da pedra (força resistente), mas a distância percorrida pela extremidade levantar um mesmo objeto va- pressionada da alavanca é maior do que a distância de deslocamento da pedra ao ser riando a posição do ponto de levantada. Veja isso na figura 7.6. apoio na alavanca. Construa uma tabela com os estudantes Banco de imagens/Arquivo da editora 7.6 Observe que o com as principais caracterís- B deslocamento da caixa (A) é ticas das alavancas interfixas, um esquema e alguns objetos menor que o deslocamento da que atuam como esse tipo de extremidade pressionada da alavanca. alavanca (B), onde a força A potente é aplicada. (Elementos Caso considere interessante, representados em tamanhos para contribuir no desenvolvi- não proporcionais entre si. mento da habilidade EF07CI01 , Cores fantasia.) demonstre aos estudantes como um martelo também pode ser Sendo assim, o trabalho realizado por um braço da alavanca é igual ao trabalho Veja que, apesar de o usado como alavanca. Apresen- realizado pelo outro braço, pois, como vimos, o trabalho é o resultado da multiplicação trabalho ser o mesmo, te algumas tarefas mecânicas da força pelo deslocamento. Dessa maneira, apesar de a força aplicada ser menor que o o uso da alavanca é cotidianas que são realizadas peso do bloco, o deslocamento da extremidade pressionada é proporcionalmente maior. vantajoso porque a força mais facilmente com o auxílio de que precisa ser aplicada alavancas interfixas (apertar Na figura 7.7 podem ser vistos alguns instrumentos que funcionam como alavan- pela pessoa é menor. parafusos, cortar papéis ou fios, cas interfixas. Confira a posição das forças aplicadas em relação ao ponto fixo. levantar um carro para a troca de pneu, etc.). P Mauro Nakata/Arquivo da editora martelo R Yevhenii Orlov/Shutterstock.com alicate RR P ponto fixo Máquinas simples • CAPÍTULO 7 181 ponto fixo P 7.7 Exemplos de aplicações de alavancas interfixas no cotidiano. (Elementos representados em tamanhos não proporcionais entre si. Cores fantasia.) 181CAPÍTULO 7 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas Vamos conhecer agora outro tipo de alavanca. A figura 7.8 mostra alavancas inter-resistentes. Nesse tipo de alavanca, a força resistente está entre o ponto fixo e Após apresentar os outros a força potente. dois tipos de alavancas, solici- te aos estudantes que reflitam Ronald Sumners/Shutterstock PP R Mauro Nakata/Arquivo da editora sobre outros exemplos de ins- P trumentos, como o abridor de ponto latas e a pinça, e que observem fixo alguns movimentos realizados em seu corpo, como a mandí- ponto fixo bula e os braços ao levantarem algum peso. Em seguida, com- R plete a tabela com as caracte- rísticas das demais alavancas 7.8 Exemplos de aplicações de alavancas inter-resistentes no cotidiano: apresentadas no capítulo e de carrinho de mão e abridor de latas. alavancas presentes no corpo. Compare os esquemas gerais das alavancas interfixas e inter-resistentes na fi- Ao utilizar esses exemplos é gura 7.9. Observe que nas alavancas inter-resistentes a distância entre o ponto fixo e possível revisar o estudo feito a força resistente é sempre menor que a distância entre o ponto fixo e a força poten- no 6o ano sobre ossos e múscu- te. Por isso, a força potente sempre é menor que a força resistente. los, que nesse momento pode ser retomado com o auxílio do esquema geral de alavancas interfixas esquema geral de alavancas inter-resistentes estudo de alavancas. Ilustrações: Mauro Nakata/ ponto fixo P No caso do carrinho de mão, Arquivo da editora é interessante ressaltar que ponto fixo esse exemplo se trata de uma máquina complexa, a qual as- R socia uma máquina simples do tipo alavanca inter-resis- PR tente com uma máquina sim- ples do tipo roda com eixo, que 7.9 Esquema geral de alavancas interfixas e inter-resistentes. (Elementos representados em tamanhos não será estudado adiante, neste proporcionais entre si. Cores fantasia.) capítulo. Observe agora a figura 7.10. A pinça funciona como uma alavanca interpotente: a Atividade força potente fica entre o ponto fixo e a força resistente. complementar Veja na figura 7.11 o esquema geral desse tipo de alavanca. Para que os estudantes pos- sam compreender os tipos de esquema geral de alavancas interpotentes alavanca e a importância da po- sição do ponto de apoio, sugeri- studioloco/Shutterstock P Cláudio Chiyo/Arquivo da editora mos a realização da atividade descrita a seguir. R ponto fixo P R R Material P Uma régua de madeira de 60 cm, dois potes de alumínio, um ponto fixo apoio, chumbos de pesca, pe- quenas esferas com peso. 7.10 As pinças são objetos que funcionam como alavancas. 7.11 Esquema geral de alavancas interpotentes. (Elementos representados 182 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias em tamanhos não proporcionais entre si. Cores fantasia.) Procedimento Oriente os estudantes a mon- seguida, peça que variem a posição do apoio e a distribuição dos Essa atividade permite o trabalho com competências de Ciências tar uma estrutura semelhante chumbos e observem o que acontece, anotando as novas posições da Natureza, como a compreensão de que a ciência é um empreen- a uma gangorra com a régua e na régua e comparando com a previsão que haviam feito inicialmente. dimento humano provisório que pode ser alterado caso as hipóte- o apoio, peça que fixem os potes ses iniciais não sejam confirmadas (CECN 1), além de permitir a de alumínio nas extremidades Ao final, solicite um relatório com a atividade desenvolvida des- reprodução de procedimentos de investigação científica como a da régua, posicionando os chum- crevendo o ponto de apoio e a posição das forças em cada uma das elaboração e o teste de hipótese (CG 2). bos de pesca dentro dos potes configurações analisadas. em diferentes combinações. Com o aparato montado, pe- ça que posicionem a régua de forma a equilibrá-la no ponto de apoio e que, utilizando a mar- cação da régua, anotem em que ponto esse equilíbrio ocorre. Peça que debatam o que acon- teceria se a posição de apoio fos- se deslocada para algum lado e anotem a hipótese do grupo. Em 182 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

Observe que, nesse tipo de alavanca, a distância do ponto fixo à força resisten- Orientações didáticas te é sempre maior que a distância do ponto fixo à força potente. Por isso, é preciso executar uma força maior do que a resistência. A vantagem de usar esse tipo de Trabalhe o último tipo de ala- alavanca não é diminuir a força, mas fazer com que um pequeno deslocamento na vanca apresentado no capítulo altura da força potente provoque um deslocamento maior na altura da força resis- utilizando a figura 7.12. Comple- tente. te a tabela com as característi- cas da alavanca interpotente e Veja como isso funciona no nosso corpo: ao se contrair, o músculo do braço, peça aos estudantes que ob- chamado bíceps, puxa o osso do antebraço. Esse movimento permite levantar um servem o próprio corpo e que objeto. Veja a figura 7.12. Nesse caso, embora a força exercida para levantar o ob- procurem identificar outros ti- jeto seja maior que a força resistente, a amplitude do movimento da mão é maior pos de alavanca assim. Essa que o encurtamento do bíceps ao ser contraído. estratégia permite verificar se os estudantes são capazes de bíceps aplicar os conhecimentos em Marcus Penna/Arquivo da editora outras situações. braço 7.12 Esquema de uma alavanca interpotente que Apresente aos estudantes uma funciona no movimento de flexão do antebraço. situação em que eles tenham que suspender algum objeto, co- P A articulação funciona como ponto fixo, enquanto mo puxar água de um poço com balde. Questione-os de que forma o bíceps realiza a força potente (P) e a bola na eles poderiam realizar essa tare- fa e anote as sugestões citadas mão da pessoa está associada à força resistente no quadro de giz, desenvolvendo a habilidade EF07CI01. R (R). (Elementos representados em tamanhos não proporcionais entre si. Cores fantasia.) Em seguida, pergunte se se- antebraço ria possível puxar 1 L e 50 L da ponto fixo mesma forma e anote as res- postas dos estudantes. Incenti- Roldanas ve-os a pensar e pesquisar maneiras de resolver o problema. Em muitos apartamentos, a roupa seca em varais como o da figura 7.13. Ao puxar as cordas para baixo, o varal sobe, se aproximando do teto. Você já Por fim, apresente a figura reparou por onde as cordas deslizam conforme esse tipo de varal se move? 7.13, que pode ajudar os estu- dantes a compreender que as As cordas passam por roldanas, ou polias, que são rodas com um roldanas podem ser utilizadas sulco ou canal na borda. Nos varais desse tipo, as roldanas facilitam a para solucionar a situação apre- movimentação. sentada inicialmente. Fotos: Fernando Favoretto/Criar Imagem Mundo virtual 7.13 Varal de teto. No Mais informações sobre destaque, é possível ver as alavancas presentes no as roldanas pelas quais corpo humano podem ser passam as cordas que são encontradas no site: <https:// puxadas para o varal subir. edisciplinas.usp.br/pluginfi le.php/1842751/mod_resour Máquinas simples • CAPÍTULO 7 183 c e / c ontent / 1 / Tex to % 20 de%20apoio_Princ%C3%AD- pio%20de%20Biomec%C3% A2nica_2016.pdf>. Acesso em: 6 fev. 2019. 183CAPÍTULO 7 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas Frank Fiedler/ShutterstockObserve na figura 7.14 uma roldana presa ao teto. Trata-se de uma roldana fixa, Ricardo Azoury/Pulsar Imagens ou seja, o eixo da roldana é fixo num suporte. Nesse caso, a força necessária para Antes de realizar a leitura do equilibrar o peso do corpo do outro lado da corda tem o mesmo valor do peso. texto da página, chame a aten- ção dos estudantes para as fi- Em outras palavras, a força potente é igual à força resistente. Esse tipo de guras presentes nela. Elas roldana pode alterar apenas a direção e o sentido da força: em vez de puxar de podem ser utilizadas para pro- baixo para cima para levantar um peso, com a roldana puxamos de cima para bai- por uma reflexão sobre as ca- xo para fazer um peso subir. Com isso, o trabalho se torna mais cômodo. Veja a racterísticas que levam as figura 7.15. roldanas a serem consideradas máquinas simples. É importan- roldana fixa te instigar os estudantes para que levantem suas hipóteses F=P livremente. F Em seguida, faça uma leitu- P 7.15 Pesca industrial de sardinhas em Itajaí (SC), 2018. Observe as duas ra coletiva do texto, esclarecen- roldanas fixas à esquerda. Elas são usadas para puxar os baldes com do as dúvidas que possam 7.14 Com uma roldana fixa, podemos mudar a peixes. surgir. Destaque o fato de as direção e o sentido da força. (Cores fantasia.) roldanas móveis dividirem a Kim Christensen/Shutterstock força que deve ser aplicada pa- A figura 7.16 mostra uma roldana fixa associa- ra suspender objetos. Caso os da a outro tipo de roldana: uma roldana móvel. estudantes não conheçam equi- pamentos que usem roldanas, Ao contrário da roldana fixa, a roldana móvel mostre mais imagens e expli- reduz a força necessária para levantar determinada que o seu funcionamento. carga. Nas roldanas móveis, cada trecho da corda sustenta a metade do peso de uma carga. Se colo- Mundo virtual cássemos uma carga de 2 kg presa à roldana móvel da figura 7.16, bastaria uma carga de 1 kg presa à Artigo que debate a cons- ponta livre da corda para equilibrar o sistema. trução de momento de força a partir de experimentos re- No caso de uma roldana móvel, o comprimen- lacionados ao cotidiano: to da corda puxada equivale ao dobro do desloca- <http://www.sbfisica.org.br/ mento da carga. Isso quer dizer que, embora a força fne/Vol9/Num1/torque.pdf>. aplicada seja menor, o trabalho realizado será o Acesso em: 6 fev. 2019. mesmo, com ou sem roldanas. —P2 —P2 F = —P2 7.16 Associação entre uma roldana F fixa e uma roldana móvel. P 184 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias 184 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

KLN Artes Gráficas/Arquivo da editora Roda com eixo 7.17 Sarilho usado para tirar Orientações didáticas Dirceu Portugal/fotoarena água de poço. O conjunto formado por rodas pre- Ao apresentar este assunto, sas a eixos está presente em muitas peça aos estudantes que aten- situações, permitindo a realização de tem para as duas imagens pre- tarefas cotidianas. Veja, por exemplo, na sentes nesta página, figuras figura 7.17, um equipamento chamado 7.17 e 7.18. Então solicite a eles sarilho, usado para retirar água de poço. que façam relação com outros Girando-se a manivela, a corda é enro- dispositivos que utilizam esse lada ou desenrolada em torno de um mesmo sistema para funcionar. cilindro. A vantagem é que a força apli- cada sobre a manivela é menor que o Devido à grande urbanização peso do balde. A distância percorrida que o país sofreu nos últimos pela mão da pessoa ao girar a manivela 60 anos, pode ser que os estu- é maior do que se ela puxasse a corda dantes não saibam o que é um diretamente. sarilho; nesse caso, explique para a turma o contexto em que Rodas ligadas a outras por dentes ele era utilizado, enfatizando ou correntes são chamadas engrena- que esses poços são menos gens e são usadas em bicicletas, car- profundos do que os artesianos. ros, motores, ferramentas elétricas e Comente ainda que esse siste- em muitas máquinas complexas. Veja ma de abastecimento de água a figura 7.18. é diferente do sistema que abas- tece os atuais centros urbanos, As engrenagens podem ser usadas como eles viram no 6o ano. para transmitir movimentos e mudar forças e velocidades. Vamos supor que Outro sistema de rodas com a roda maior, chamada coroa, tenha o eixo é usado em bicicletas. Se dobro do diâmetro da roda menor, cha- possível, leve uma bicicleta pa- mada catraca, além de ter o dobro da ra a sala de aula. Ela pode ser quantidade de dentes da outra. O que colocada com as rodas para ci- acontece com a catraca se aplicarmos uma força impulsionando o pedal de uma ma e permitir a demonstração bicicleta, fazendo-o girar? do seu funcionamento: a corren- te transmite o movimento pro- Cada vez que a coroa der uma volta, a catraca dará duas: como a catraca tem duzido pelos pedais para as um raio menor e menor número de dentes, ela gira mais vezes que a coroa. rodas. Cite outros exemplos de engrenagem, como algumas má- quinas utilizadas na indústria, e, se possível, projete imagens dessas engrenagens para a tur- ma. É importante que a realiza- ção dessa atividade seja apenas observada pelos estudantes e feita por você, garantindo a in- tegridade física dos estudantes. Engrenagens com corrente (usadas em bicicletas). Engrenagens com dentes (usadas em alguns relógios e máquinas). 7.18 Representações de engrenagens. (Elementos representados em tamanhos não proporcionais entre si. Cores fantasia.) Máquinas simples • CAPÍTULO 7 185 185CAPÍTULO 7 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas Plano inclinado Inicie o assunto solicitando Durante uma mudança, é comum ter de aos estudantes que comparti- lhem seus conhecimentos sobre colocar móveis pesados dentro de um cami- F2 KLN Artes Gráficas/Arquivo da editora plano inclinado com os colegas nhão. Como você poderia facilitar a subida de e citem exemplos desse tipo de um móvel muito pesado para ser levantado d1 plano presentes no cotidiano. Em seguida, apresente o plano incli- verticalmente a uma altura suficiente para F1 d2 nado como máquina simples, entrar no caminhão? Pense um pouco antes cujo objetivo é diminuir a força necessária para levantar um ob- de continuar a leitura. jeto. Por exemplo, ao puxar um carrinho preso a um fio por um Uma rampa ou qualquer plano que for- plano inclinado até certa altura (o carrinho é puxado lentamen- me um ângulo com uma superfície horizon- 7.19 O uso do plano inclinado reduz a força necessária para transportar uma te) e levantá-lo verticalmente, é tal é um plano inclinado. Veja a figura 7.19. carga, embora o trabalho total permaneça o mesmo, pois a distância possível notar a diferença entre A força necessária para elevar uma caixa percorrida aumenta. (Elementos representados em tamanhos não as forças exercidas em cada uma pesada a 1 metro de altura, por exemplo, proporcionais entre si. Cores fantasia.) dessas situações. com o auxílio de um plano inclinado, é menor Se possível, leve para a sa- la de aula uma rampa, com a do que se a caixa fosse levantada verticalmente. E, quanto menor for a inclinação, superfície bem lisa, e alguns caixotes pequenos, também menor será a força. No entanto, o trabalho realizado nos dois casos será o mesmo. com a base lisa, presos a bar- bantes. Solicite aos estudantes As rampas de acesso são um exemplo de plano inclinado. Elas facilitam o des- que se organizem em grupos e testem diferentes configu- locamento de pessoas que possuem mobilidade reduzida, mas têm de ser projeta- rações para deslocar esses caixotes. Peça a eles que ano- das segundo certas regras. A Lei da Acessibilidade (Decreto-lei n. 5296, 2004) tem o que foi observado. estabelece normas gerais e critérios para a promoção da acessibilidade das pesso- Os estudantes poderão ob- servar que precisam fazer mais as com deficiência ou mobilidade reduzida, como é o caso de usuários de WilleeCole Photography/Shutterstock força para levantar o mesmo caixote puxando pela vertical cadeira de rodas, por exemplo. Veja na figura 7.20 o símbolo internacional de até determinada altura do que empurrando o caixote pela ram- acesso. Ele indica a acessibilidade a edificações, mobiliário, espaços e equi- pa até a mesma altura. Então, pergunte em qual das duas si- pamentos urbanos. tuações o trabalho é maior. Após esse debate, explique que o tra- Du Zuppani/Pulsar Imagens balho será o mesmo em ambas as situações porque, embora a força exercida sobre os caixo- tes seja menor pela rampa, a distância percorrida pelo caixo- te será maior, até chegar à al- tura determinada. 7.20 Calçada com guia rebaixada que permite o acesso de usuários de cadeira de rodas em Barbalha (CE), 2017. No detalhe, o símbolo internacional de acesso. 186 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias 186 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

Cunha Minha biblioteca Orientações didáticas Os instrumentos que cortam ou perfuram, como pregos, facas, machados e lâ- Máquinas, de Charline Se possível, apresente aos minas em geral, fazem uso da cunha, que converte uma força de cima para baixo em Zeiton e Peter Allen, estudantes imagens de diferen- forças laterais. A cunha é um tipo de plano inclinado. Mais exatamente, é um plano Companhia Editora tes tipos de cunha: instrumentos inclinado duplo. Você também pode dizer que o plano inclinado é uma cunha cortada Nacional, 2006. Este livro cortantes ou agudos, facas, na- ao meio. Veja na figura 7.21 que o machado funciona como uma cunha: quanto mais apresenta uma série de valhas, tesouras, formões, talha- estreita ou afiada for a borda da cunha, menor é a força necessária para cortar ou sugestões de experiências deiras, cinzéis, prego, machado, separar em duas partes um objeto e maior é a distância que a cunha precisa se des- científicas envolvendo etc. Então proponha aos estu- locar por dentro dele. diferentes tipos de dantes que descrevam o que máquinas. todos têm em comum e que ela- machado borem hipóteses para justificar como esses objetos funcionam. F1 F2 Para auxiliar os estudantes a compreender o princípio de fun- 7.21 Representação do funcionamentoHiroe Sasaki/Arquivo cionamento do machado, faça F2 de um machado. (Elementosda editora no quadro um esquema que de- monstre que esse instrumento representados em tamanhos não é formado por dois planos incli- proporcionais entre si. Cores fantasia.) nados. Ao aplicar-se a força na base do triângulo, ela se divide Parafuso em duas componentes que irra- diam para as laterais. Se você observar um parafuso, vai perceber que a rosca é um pequeno plano in- clinado em volta de um cilindro. É como se fosse uma minúscula rampa em caracol. Neste momento, pode ser Veja a figura 7.22. Em seguida, pense nos móveis e outros aparelhos de sua casa e interessante resolver coletiva- imagine quantos parafusos estão sendo usados. mente com os estudantes al- gumas atividades Aplique seus Boonchuay1970/Shutterstock conhecimentos, como forma de sistematizar os conceitos vis- tos até aqui. Mundo virtual Para obter mais exemplos da aplicação dos planos incli- nados em sistemas de força, acesse o site: <http://www. fem.unicamp.br/~impact/efei tocunha.htm>. Acesso em: 6 fev. 2019. 7.22 Parafusos servem para fixar duas peças uma na outra ou para apertar ou afrouxar mais as partes de um equipamento. Na tela Ciências: máquinas simples https://novaescola.org.br/conteudo/4088/ciencias-maquinas-simples Um professor visita um museu de ciência em São Paulo. Ele explica e demonstra como as máquinas simples facilitam o cotidiano. Acesso em: 6 fev. 2019. Máquinas simples • CAPÍTULO 7 187 187CAPÍTULO 7 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas 3 A história das máquinas Proponha aos estudantes que simples realizem uma leitura coletiva do texto. Em seguida, destaque o “Dê-me um ponto de apoio e eu mo- Album/Fotoarena fato de que parte do conheci- mento da ciência é desenvolvida verei a Terra.” Essa frase é atribuída ao ma- em resposta às necessidades de determinada sociedade. Apro- temático e inventor grego Arquimedes veite para trabalhar a habilidade EF07CI01 . (287 a.C.-212 a.C.). A construção das pirâmides O que Arquimedes quis dizer é que com do Egito é um assunto que cos- tuma despertar o interesse dos alavancas pode-se mover um objeto muito estudantes. Estimule-os a rea- lizar pesquisas em fontes con- pesado fazendo menos força do que seria fiáveis para buscar informações adicionais e esclarecer dúvidas a equivalente ao peso do objeto. Conta-se ou curiosidades. Essa é uma excelente oportunidade para que ele conseguiu mover um navio sozinho, trabalhar com aspectos da cul- tura e da história da civilização o qual só poderia ser retirado das docas egípcia como forma de estimu- lar os estudantes a valorizar as com o esforço de muitas pessoas. Para isso, diversas manifestações artísti- cas e culturais e também parti- teria usado outro tipo de máquinas simples, cipar de práticas diversificadas da produção artístico-cultural, um sistema de roldanas. Veja a figura 7.23. desenvolvendo essa compe- tência geral da BNCC (CG 3). Embora tenha sido Arquimedes 7.23 Representação artística de como Arquimedes teria movido um navio usando quem descreveu o funcionamento das um sistema de roldanas. alavancas, é muito provável que essa tecnologia já estivesse em uso há muito tempo. Em 5000 a.C., os egípcios já construíam balanças rudimentares para equi- 7.24 Representação artística librar pesos posicionando o centro de uma barra sobre um apoio elevado; poste- da construção de pirâmides riormente, passaram a usar alavancas e rampas para movimentar blocos de rochas. com o uso de alavancas e rampas. Embaixo, quatro Na construção das pirâmides, supõe-se que os egípcios puxavam imensos ilustrações do uso de rodas blocos de rocha apoiados em troncos que podiam rolar em rampas inclinadas. Veja com eixo, alavancas e outras a figura 7.24. Estudos mostram que, para fragmentar as rochas, os trabalhadores tecnologias que já eram do Egito teriam usado cunhas de madeira. Ainda segundo esses usadas na Antiguidade. estudos, eles inseriam essas cunhas em rachaduras e as molhavam. Quando a madeira se expandia, a rocha se frag- mentava. Agora, imagine como era carregar blocos de pedra para os andares superiores da pirâmide sem o auxílio de cordas e rampas. Dorling Kindersley/Getty Images 188 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias Texto complementar – Uma breve história das máquinas simples [...] Como é bastante conhecido, Da Vinci foi um exímio idealizador dos mais vários tipos de máquinas, desde as máquinas simples (até então conhecidas) como, também, imaginou outros tipos que estavam além de sua época, dos quais se destacam dispositivos para fazer o homem voar (avião e helicóptero), barcos capazes de navegar sob as águas e tanques de guerra. Todas essas máquinas foram concebidas como um conjunto de engrenagens, cadeias e rodas dentadas. Convém ressaltar que para realizar tais projetos, Da Vinci observou o voo das aves bem como o movimento dos peixes. [...] BASSALO, J. M. Uma breve história das máquinas simples. Seara da Ciência – Universidade Federal do Ceará. Disponível em: <http://www.searadaciencia.ufc.br/folclore/folclore231.htm>. Acesso em: 6 fev. 2019. 188 MANUAL DO PROFESSOR – UNIDADE 3

Alguns registros indicam o uso de roldanas pelos assírios já no século VIII a.C., uma Orientações didáticas época bem anterior à de Arquimedes. Veja a figura 7.25. Proponha aos estudantes que assistam ao filme Tempos Por sua vez, foram encontradas ferramentas pré-históricas, feitas de pedra modernos, indicado no boxe Na tela. Peça a eles que reflitam e lascada (quebradas de modo a ficar com a borda afiada), usadas há 2,6 milhões de apontem as principais diferen- ças entre o contexto apresen- anos. Elas provavelmente eram utilizadas Album/Fotoarena tado no filme e o atual cenário como faca ou machado simples para cortar dos meios de produção. a carne de animais e executar outras tarefas. Em seguida, sugerimos que leia para a turma o Texto com- Veja a figura 7.26. Também foram encontra- plementar deste Manual, me- diando um debate que relacione das pedras supostamente modificadas pelo as ideias do filme com a situação atual, como a valorização da pro- ser humano de cerca de 8 mil anos atrás, dutividade, seja no mercado de trabalho, seja nas atividades dos indicando que foram escavadas para permi- PHILIPPE PSAILA/SPL/Fotoarena estudantes; a relação da socie- dade com a tecnologia; e a inclu- tir o encaixe e o deslizamento de cabos. são de máquinas nos diversos sistemas de trabalho e na vida roldana cotidiana (como celulares, com- putadores e as mais diversas 7.25 Painel de 7.26 Ferramenta pré-histórica máquinas que auxiliam nossas parede assírio usada como faca. O objeto tarefas cotidianas). que mostra o encontra-se no Museu uso da roldana Nacional da Pré-História, Essa temática permite ainda durante ataque na França. o debate dos direitos humanos a uma fortaleza e dos direitos trabalhistas, pro- movendo, nos estudantes, o de- inimiga. senvolvimento da consciência cidadã, além de introduzir temas que serão trabalhados nos pró- ximos capítulos desta unidade. Por volta do século IV a.C., já havia na China fornos que derretiam metais, permi- No capítulo 9, você vai ver tindo fabricar ferramentas como machados, serrotes, espadas, etc. que no período conhecido como Revolução Industrial, Outra grande invenção foram as rodas com eixo que diminuíam o atrito no trans- iniciado na Europa no porte de objetos. Há exemplares de trenós com rodas rústicas que datam de cerca de século XVIII, grande parte 3500 anos a.C., na Mesopotâmia. do trabalho artesanal foi substituída por máquinas Podemos ver então que, ao longo da história, máquinas simples foram criadas e operadas por trabalhadores usadas pelos seres humanos para facilitar as tarefas cotidianas. Ao longo do estudo assalariados. de Ciências, você vai ver que a invenção de máquinas cada vez mais complexas, que incorporam as máquinas simples associadas a novos materiais e tecnologias, vem causando profundas mudanças nas sociedades e impactando também o ambiente. Na tela Tempos modernos. Direção: Charlie Chaplin. EUA, 1936. 87 min. Neste filme, Charlie Chaplin interpreta um operário de uma linha de montagem em uma fábrica repleta de geringonças. De tanto apertar parafusos repetidamente, ele tem problemas de estresse e acaba pensando que deve apertar tudo que se parece com parafusos, como os botões de uma blusa, por exemplo. O filme é considerado uma sátira às técnicas modernas da sociedade industrial. Máquinas simples • CAPÍTULO 7 189 Texto complementar – O avanço tecnológico e a sociedade contemporânea [...] vivenciamos a existência da geração X, que inclui os nascidos no início de 1960 até o final dos anos 1970 [...], da geração Y [...], que in- clui os nascidos em fins dos anos 1970 e início dos anos 1990 e da geração Z [...], que compreende os nascidos entre o fim de 1992 a 2010. [...] A geração Y “trouxe” para a sociedade os indivíduos que cresceram em um momento de prosperidade econômica, de grande avanço tec- nológico e que nasceram em um mundo globalizado. Essa geração e a geração Z consomem uma grande diversidade de conteúdo virtual, enquanto as gerações mais antigas tentam se acostumar com os novos tempos. São gerações conhecidas como nativos digitais, familiariza- das com a internet, com os tablets, com o armazenamento em nuvem e estão sempre conectadas. SOARES, S. C. M. O avanço tecnológico e a sociedade contemporânea. Jornal PUC de Campinas. Disponível em: <http://jornal.puc-campinas.edu.br/o-avanco-tecnologico-e-a-sociedade-contemporanea/>. Acesso em: 6 fev. 2019. 189CAPÍTULO 7 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas Saiba mais Jacob Lund/Shutterstock Para trabalhar o conceito de Velocidade, aceleração e força força atrelado à velocidade, ex- plique aos estudantes que, por Imagine que uma atleta corra 100 metros, em linha reta, em 10 segundos. Com esses números, podemos um longo período, as leis da Fí- calcular o que se chama de velocidade média do atleta. Veja a figura 7.27. sica eram capazes apenas de descrever movimentos: era pos- 01_07_f24_7TCieg20At – FOTO NOVA – Icono, sível prever quanto tempo um favor solicitar imagem de uma corredora. ID objeto levaria em seu percurso, SHUTTER: 319218671 caso fossem conhecidas algu- mas informações. No entanto, 7.27 Você sabe calcular a faltava compreender o que le- velocidade média de uma varia um corpo a se mover. corredora como a da foto? Explore a situação do início A velocidade média é calculada dividindo-se a distância percorrida pelo tempo gasto em percorrê-la. Como o do texto da seção Saiba mais atleta percorreu 100 metros em 10 segundos, o cálculo é o seguinte: e defina que a variação de ve- locidade, ou seja, de zero até velocidade média = 100 m , ou seja, 10 m/s. certo valor, ou de certo valor 10 s para zero, é denominada ace- leração. Finalize apresentando a contribuição de Newton para esse estudo, a equação que nos permite concluir que, ao apli- carmos uma força em um ob- jeto, provocamos nele uma aceleração, e, portanto, força e aceleração são proporcionais. A unidade de medida de velocidade que acabamos de utilizar foi o metro por segundo (m/s), uma unidade do Everett Historical/Shutterstock Sistema Internacional de Unidades. E por que falamos em velocidade média? Porque a atleta não deve ter mantido o mesmo ritmo de corrida o tempo todo. Ela provavelmente começou mais devagar e então aumentou o ritmo da corrida. Sempre que a velocidade varia, dizemos que houve uma aceleração. A aceleração indica quanto a velocidade mudou em um intervalo de tempo. Forças provocam mudanças na velocidade, ou seja, provocam acelerações. Isaac Newton (1642-1727) foi um dos maiores físicos de todos os tempos. Em homenagem a ele, a unidade de força usada pela comuni- dade científica é o newton, cujo símbolo é N (unidades que homena- geiam cientistas são representadas por letra maiúscula). Veja a figura 7.28. Newton explicou que, quanto maior a força que atua sobre um corpo, maior a aceleração. Em outras palavras, a aceleração que um corpo adquire é diretamente proporcional à força que atua sobre ele. Ainda segundo Newton, a aceleração que um corpo adquire é inversa- mente proporcional à sua massa, ou seja, quanto maior for a massa de um corpo, menor será a aceleração provocada por determinada força, e vice-versa. Por isso, é mais fácil empurrar um carrinho de compras vazio do que um carrinho cheio. 7.28 Isaac Newton realizando um de seus diversos experimentos. No caso, ele está investigando a natureza da luz. 190 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias 190 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

ATIVIDADES Por isso, esse tipo de rolda- na é utilizado para mover Respostas da seção Atividades nas Orientações didáticas. objetos muito pesados, co- mo ocorre em mudanças. Aplique seus conhecimentos 6. Na situação inicial, como há duas roldanas móveis, 14 Explique por que o uso de uma alavanca pode ser uma boa a carga é reduzida à meta- opção para levantar um objeto pesado. de pela primeira roldana móvel e reduzida mais uma 24 A partir do que você aprendeu sobre máquinas simples, vez à metade pela roldana proponha uma solução para abrir uma lata como a da figura móvel acima da primeira. 7.29. Que tipo de máquina simples você usaria? Ao retirar uma das roldanas móveis, a carga é reduzida 34 Se quisermos levantar um objeto muito pesado com uma apenas uma vez (pela rol- alavanca interfixa, devemos colocar o ponto fixo mais pró- dana que permaneceu). As- ximo do objeto ou da extremidade onde a força é aplicada? sim, para manter o equilíbrio é necessário incluir um dis- 44 Observe a foto abaixo e responda: co no ponto A ou remover Poznyakov/Shutterstock 7.29 Lata de alumínio. dois discos do ponto B. Picsfive/Shutterstock 7. Machados e outros instru- mentos que cortam ou per- 7.30 Criança furam, como pregos e lâmi- brincando em nas, em geral fazem uso da escorregador. cunha, que converte uma força exercida de cima para a) A criança percorre um caminho maior no escorregador do que se pulasse na água da mesma altura? baixo em forças laterais. Já b) Qual tipo de máquina simples o escorregador representa? o martelo pode ser usado para fixar pregos e como 54 Compare o uso de uma roldana fixa com o de uma roldana móvel. Em que alavanca para arrancá-los, situações você usaria cada uma delas? sendo a cabeça do martelo o ponto de apoio. 64 Na roldana móvel, cada trecho da corda sustenta a metade do peso de MilanB/Shutterstock 8. O prego é uma aplicação da uma carga. Então, cada vez que uma corda passa por uma roldana móvel, cunha, que é um tipo de pla- a força que se faz para sustentar a carga é igual à metade do peso inicial. no inclinado. A cunha con- Assim, podemos reduzir ainda mais a força necessária para equilibrar o verte uma força exercida peso associando várias roldanas móveis. Considere que a figura ao lado de cima para baixo em for- representa um sistema em equilíbrio cujos discos têm o mesmo peso. Se ças laterais. O parafuso retirarmos uma das roldanas móveis, quantos discos serão necessários apresenta uma rosca que incluir ou retirar nos pontos A e B para manter o sistema em equilíbrio? é um pequeno plano incli- nado em volta de um cilin- 74 O machado e o martelo são dois exemplos de máquinas simples. Com- A dro. Parafusos servem pa- pare essas ferramentas, indicando o uso de cada uma delas. ra fixar duas peças, como partes de móveis, ou para 84 Qual é a diferença entre pregos e parafusos? Em que situações esses apertar ou afrouxar mais as objetos podem ser usados? partes de um equipamento, como um automóvel. 94 Devido ao enorme tamanho das pirâmides do Egito e ao peso dos blocos B 9. Troncos funcionavam co- que formam essas estruturas, muitas pessoas duvidam que elas possam mo rodas sobre as quais ter sido construídas por seres humanos. Que máquinas simples podem 7.31 Sistema de roldanas móveis. as rochas eram colocadas ter sido utilizadas pelos egípcios para mover os blocos e construir as pirâ- e empurradas. Os egípcios mides? Se as pirâmides fossem um projeto atual, faria sentido usar os re- usavam ainda rampas, pa- cursos utilizados pelos egípcios para executá-lo? Discuta com um colega. ra facilitar o deslocamento, e cunhas para fragmentar ATIVIDADES 191 as rochas. É esperado que os estudantes considerem Respostas e orientações didáticas cia dessa força ao ponto fixo é maior do que a distância do que atualmente existem objeto ao ponto fixo. outras máquinas e recur- Aplique seus conhecimentos 4. a) Sim. sos que permitiriam cons- b) Plano inclinado. truir as pirâmides de ma- 1. A alavanca pode diminuir a força necessária para levantar um 5. A roldana fixa pode modificar a direção e o sentido da força, neira mais rápida e sem objeto, fazendo com que ela seja menor que o peso do objeto. tornando mais cômoda a realização de uma tarefa, por exem- precisar envolver tantos plo. Em uma situação em que é necessário erguer um objeto, trabalhadores. Naquela 2. O estudante poderá utilizar o cabo de uma colher para abrir como um varal de teto, pode ser interessante o uso de uma época, as rampas, rodas e a tampa da lata. O cabo da colher funciona como uma alavan- roldana fixa para alterar o sentido da força. A roldana móvel cunhas eram os únicos re- ca interfixa. diminui o valor da força necessária para deslocar uma carga. cursos disponíveis, e, ape- sar de simples, foram su- 3. Mais próximo do objeto, pois uma alavanca interfixa diminui ficientes para a concreti- a força necessária para levantar um objeto quando a distân- zação de um projeto tão ousado. 191CAPÍTULO 7 – MANUAL DO PROFESSOR

Respostas e Respostas da seção Atividades nas Orientações didáticas. orientações didáticas 104 “Dê-me um ponto de apoio e eu moverei a Terra.” Essa frase é atribuída a Arquimedes. A que tipo de máquinas ele Aplique seus estava se referindo e o que ele quis dizer com essa frase? conhecimentos 114 Assinale as afirmativas verdadeiras. 10. Alavanca interfixa. Arqui- ( X ) Ao usar uma alavanca interfixa, uma pessoa faz uma força, chamada de força potente, para deslocar um peso, medes quis dizer que ala- chamado de força resistente. vancas tornam possível a ( ) Na alavanca interfixa, a pessoa exerce uma força maior para levar um objeto para um local mais alto do que se tarefa de levantar objetos o elevasse sem a alavanca. pesados, realizando me- ( X ) O objeto a ser cortado pela tesoura oferece uma força resistente. nos esforço físico. ( ) O carrinho de mão é um exemplo de alavanca interfixa. ( X ) Com uma roldana móvel, pode-se equilibrar um peso maior do que a força exercida na corda. 11. Resposta na reprodução do ( ) Nas alavancas interpotentes, a força resistente fica entre a força potente e o ponto de apoio. Livro do Estudante. ( X ) Tanto o parafuso como a cunha podem ser considerados variações de um plano inclinado. 12. Resposta na reprodução 124 Relacione as máquinas das ilustrações abaixo com as seguintes opções: alavanca interfixa; alavanca inter-resisten- do Livro do Estudante. te; alavanca interpotente; roldana; roda com eixo; plano inclinado; cunha; parafuso. 1 2 3 Ilustrações: Felix Reiners/Arquivo da editora Plano inclinado. Alavanca interfixa. Roda com eixo. 4 5 6 Roldana. Parafuso (plano inclinado). Alavanca interpotente. 7 8 Cunha (plano inclinado). Alavanca inter-resistente. 7.32 Exemplos de máquinas simples. (Elementos representados em tamanhos não proporcionais entre si. Cores fantasia.) De olho no texto Um parafuso a mais [...]Arquimedes viveu na cidade de Siracusa,na Sicília,uma ilha perto da ponta do pé da“bota”da Itália. Naquela épo- ca – o século 3 antes de Cristo – era parte da civilização grega. [...] Ele parece ter sido uma pessoa muito sábia e com uma mente bastante irrequieta, bolando coisas e resolvendo pro- blemas o tempo todo. [...] Voltemos ao parafuso então.Trata-se de um sistema feito para levar um líquido – ou qualquer substância que escorra ou possa ser derramada, como grãos – de um patamar mais baixo para outro mais alto. [...] 192 ATIVIDADES 192 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

Respostas da seção Atividades nas Orientações didáticas. Trabalho em equipe A coisa funciona assim: uma rosca em forma de parafuso é colocada numa parede cilíndrica feita para encaixar exa- 1. O resultado vai depender tamente em torno da rosca.A parte de baixo do cilindro é colocada dentro da água ou do que quer que se queira carregar dos objetos encontrados para cima, enquanto a parte de cima fica mais acima, inclinada [...]. pelos estudantes. É como se tivéssemos uma mangueira enrolada em torno de um eixo que pode girar. Quando a ponta de baixo da 2. O resultado vai depender mangueira entra na água, e é girada de volta para cima pelo outro lado do eixo de rotação, ela coleta certa quantidade de dos instrumentos escolhi- água na parte mais baixa da volta da mangueira. À medida que continuamos a girar o eixo de rotação, essa quantidade dos pelos estudantes. de água vai sendo empurrada para cima pelas paredes da mangueira. [...] Autoavaliação PIMENTEL, B. Um parafuso a mais. Ciência Hoje das Crianças. Disponível em: <http://chc.org.br/coluna/um-parafuso-a-mais>. Acesso em: 6 fev. 2019. 1. Liste as dificuldades relata- das de forma recorrente pe- a) Consulte em dicionários o significado das palavras manivela los estudantes, de maneira que você não conhece e redija uma definição para es- que os conceitos relaciona- sas palavras. rosca dos possam ser retomados ao longo da unidade. Incen- b) O parafuso de Arquimedes é considerado uma má- cilindro tive os estudantes a refletir quina simples. Veja a figura 7.33. Qual é a função des- sobre como as dificuldades sa máquina? Dê exemplos de problemas que podem l’quido Fouad A. Saad/Shutterstock podem ser superadas, dando ser resolvidos com o uso dessa máquina. como exemplos os questio- 7.33 Modelo esquemático de um parafuso de Arquimedes. namentos durante as aulas, c) Ainda que o parafuso de Arquimedes facilite uma ta- (Elementos representados em tamanhos não proporcionais entre a pesquisa em fontes con- refa, é necessário aplicar força na manivela para que si. Cores fantasia.) fiáveis, a elaboração de re- ele funcione. Que tipo de máquina simples é a ma- sumos e esquemas, entre nivela? Qual é a vantagem de usá-la no parafuso de outras estratégias. Arquimedes? 2. Avalie se os estudantes afir- d) De que forma essa máquina pode ser aprimorada, fa- mam compreender as dife- cilitando ainda mais o trabalho? renças entre máquinas simples e máquinas comple- Trabalho em equipe xas, sendo máquinas simples ferramentas que facilitam a Cada grupo de estudantes vai escolher uma das atividades a seguir para pesquisar em livros, revistas ou sites confiáveis realização de tarefas, dimi- (de universidades, centros de pesquisa, etc.). Vocês podem buscar o apoio de professores de outras disciplinas (Geografia, nuindo a realização de esfor- História, Língua Portuguesa, etc.). Exponham os resultados da pesquisa para a classe e a comunidade escolar (estudantes, ços físicos, e máquinas professores e funcionários da escola e pais ou responsáveis), com o auxílio de ilustrações, fotos, vídeos, blogues ou mídias complexas diferentes com- eletrônicas em geral. Ao longo do trabalho, cada integrante do grupo deve defender seus pontos de vista com argumentos e binações de máquinas sim- respeitando as opiniões dos colegas. ples. Caso haja dúvidas, apresente diferentes exem- 14 Pesquisem em casa, na escola, em praças, academias de ginástica (acompanhados de um adulto) ou em outros plos de máquinas simples e locais, objetos que funcionem como as máquinas simples estudadas neste capítulo. complexas e ajude-os a clas- sificá-las. Os objetos devem ser fotografados, ou desenhados, e depois classificados como alavanca, roldana, roda com eixo ou plano inclinado (rampa, cunha ou parafuso). 3. É esperado que os estudan- 24 Escolham um instrumento (diferente dos apresentados neste capítulo) que funcione como uma máquina simples. tes compreendam que o co- Pesquisem a função desse instrumento e como ele era antigamente. Ao longo do tempo esse instrumento foi aper- nhecimento sobre máquinas feiçoado (substituição de material, adição de outras partes, etc.)? Ele ainda é utilizado atualmente? simples e suas diferentes combinações pode facilitar Autoavaliação atividades cotidianas que envolvam o uso de força. Eles 1. Com qual assunto deste capítulo você teve mais dificuldade? Como buscou superá-la? devem reconhecer ainda a 2. Como você avalia sua compreensão sobre máquinas simples e máquinas complexas? importância das máquinas 3. De que maneira você pode usar os conteúdos que aprendeu neste capítulo em seu cotidiano? para o desenvolvimento de soluções para problemas em ATIVIDADES 193 escalas maiores, como pro- dução de energia, alimentos Respostas e orientações didáticas c) A manivela é uma roda com eixo. A vantagem de seu uso é que e produtos. Explore a obser- a força que deve ser aplicada na manivela é menor do que o vação de máquinas mecâni- De olho no texto peso do material que está sendo transportado pelo parafuso cas disponíveis no cotidiano de Arquimedes. escolar, investigando se são a) Resposta pessoal. máquinas complexas e por b) O parafuso de Arquimedes pode ser usado para levar materiais d) Pode ser usado um motor para mover a manivela. Nesse ca- quais máquinas simples são so, seria necessário usar um combustível ou energia elétrica, formadas. que escorram, como líquidos e grãos, de um nível mais baixo por exemplo, para fazer o motor funcionar sem o uso de força para um nível mais alto. Ele pode ser usado no transporte de humana. grãos de um campo mais baixo até um armazém, na drenagem de áreas alagadas e na remoção de terra, por exemplo. 193CAPÍTULO 7 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas OFICINA DE SOLUÇÕES Elementos representados em tamanhos não Antes de iniciar a abordagem proporcionais entre si. do infográfico, relembre com os estudantes os conceitos Como facilitar uma tarefa? desenvolvidos durante a uni- dade. Aproveite esse momen- Você já reparou que usamos ferramentas e máquinas ao realizarmos determinadas atividades? to para verificar a compreensão Muitas delas têm máquinas simples em suas estruturas. No capítulo 7 você conheceu os principais dos estudantes sobre os con- tipos de máquinas simples: alavancas, roldanas, roda com eixo, plano inclinado, cunha e parafuso. teúdos abordados. Caso per- Veja a seguir como as máquinas simples também estão presentes em nosso cotidiano e comece a ceba alguma dificuldade, pensar em situações que podem ser facilitadas pelo seu uso. retome os conceitos que os estudantes não tenham com- Problemas cotidianos preendido adequadamente. Todos os dias deparamos com pequenos desafios: abrir potes, carregar objetos pesados, Após essa breve retomada, cortar materiais, forçar encaixes, deslocar objetos, etc. Nessas situações a força que solicite aos estudantes que fa- temos de aplicar ou o movimento que temos de fazer podem representar problemas, e çam a leitura do infográfico, o uso de máquinas simples pode ajudar na realização dessas tarefas. desde os apontamentos tex- Pense nas tarefas que realiza ao longo de um dia e identifique situações desconfortáveis tuais até as imagens. Peça que ou que poderiam ser facilitadas por uma nova ferramenta ou objeto. Pense também em eles observem atentamente como ajudar outras pessoas, que podem ter desafios diferentes dos seus. todos os pontos citados no in- fográfico. Nesse momento Muitas vezes várias máquinas simples são empregadas em questione os estudantes sobre conjunto em um mesmo objeto. Nas bicicletas, por exemplo, o que está sendo mostrado no os pedais funcionam como alavancas e o movimento é infográfico. Pode ser que al- transmitido para as rodas por meio de engrenagens. Ilustrações: Hector Gómez/Arquivo da editora guns estudantes conheçam as máquinas de Rube Goldberg, 194 OFICINA DE SOLUÇÕES algumas das quais estão re- presentadas no infográfico. Po- rém, se nem todos consegui- rem descrever o que veem, ex- plicite o que significa essa re- presentação. Rube Goldberg (1883-1970) foi um engenheiro e cartunista norte-americano que inventou máquinas que realizam tarefas simples de maneira extrema- mente complicada. As máquinas de Goldberg são formadas por peças acopladas umas às outras que provocam acontecimentos em cadeia, como a queda de um dominó que aciona uma alavan- ca que despeja ração no come- douro do cachorro. Nas máquinas de Goldberg são utilizados vários tipos de máquinas simples, por isso su- gerimos que aproveite esse mo- mento para verificar se os estudantes reconhecem alguma das máquinas simples que apa- recem no infográfico. Peça a eles que anotem e que expo- nham para a turma, em voz al- ta, o que conseguiram identificar. Identificar as dificuldades impostas pelo cotidiano e, a partir delas, buscar em conjunto a solução para superar tais dificulda- des constitui uma oportunidade propícia para desenvolver a competência socioemocional da autorregulação. Esse trabalho demandará planejamento e motivação para ser cumprido. Veja mais no Material Digital do Professor. 194 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

A tesoura utiliza um sistema de Consulte Respostas e alavancas. A tesoura representada orientações didáticas foi desenvolvida para facilitar o Veja alguns exemplos de uso por pessoas canhotas. máquinas simples que podem Utilizando o infográfico como ser construídas com materiais exemplo, questione os estudan- simples. tes sobre as máquinas que uti- • Construindo balanças – lizamos no nosso cotidiano, TV escola que, ao contrário da máquina http://hotsite.tvescola.org.br/ de Goldberg, facilitam a realiza- fabulosascolecoes/arquivos/sd/ ção de determinada tarefa. Pe- Fabulosas_Colecoes_Fichas_10_ ça aos estudantes que anotem FINAL.pdf máquinas que eles utilizam no • Polias seu dia a dia, ou então máqui- http://www2.fc.unesp.br/ nas que eles conhecem que fa- experimentosdefisica/mec11.htm cilitam a vida do ser humano, Acesso em: 27 mar. 2019. por exemplo, diminuindo o tem- po necessário para a realização Utilizando um pedaço Ilustrações: Hector Gómez/ de alguma tarefa ou diminuindo comprido de madeira Arquivo da editora a força necessária para execu- é possível construir tá-la. Peça a alguns estudantes uma balança. que exponham quais são as má- quinas que eles identificaram. Propondo uma soluç‹o Caso verifique alguma incoe- rência aponte-a aos estudantes. Com os colegas, planejem e construam um objeto • Crie uma ferramenta ou instrumento utilizando Em seguida, sugerimos que que facilite uma tarefa do cotidiano e seja um dos tipos de máquina simples que viu nesta proponha a realização da ativi- dade Propondo uma solução, composto de uma ou mais máquinas simples. unidade para resolver ou ajudar a minimizar o pedindo aos estudantes que verifiquem os conteúdos abor- Utilizem as etapas a seguir para organizar suas problema escolhido. dados no capítulo 7 e, com ba- se nisso, planejem e construam ideias e guiar a implementação da proposta. • Use materiais comuns que você encontra em uma nova máquina. É impor- tante que a proposta dessa má- • Observe dificuldades encontradas em seu dia a casa ou na escola. Sua criação deve facilitar quina seja avaliada antes de sua realização pelos estudan- dia ou no de outras pessoas. algum movimento, reduzir a força necessária tes, para verificar se não há ne- nhum perigo na sua montagem • Repare especialmente em problemas que envolvem para um trabalho ou as duas coisas ou em seu funcionamento. força e movimento e que poderiam ser simultaneamente. Solicite aos estudantes que respondam às questões da ati- solucionados com o emprego de máquinas simples. vidade Na prática nos grupos montados e, posteriormente, que Na prática as apresentem à turma. Nesse momento é necessário que eles 1. Quais foram as dificuldades em montar a ferramenta ou o objeto? Como elas foram superadas? apontem os problemas que su- 2. Quais materiais foram utilizados na construção do instrumento? giram durante a montagem, se 3. Após a implementação da invenção, o resultado foi como o esperado? a máquina desempenhou suas 4. Quais são os pontos fortes e os fracos do instrumento desenvolvido? De que maneira poderiam melhorá-lo? funções como previsto, quais 5. O que vocês aprenderam com essa experiência? melhorias poderiam ser feitas, etc. Aproveite esse momento para pedir que os estudantes exponham seus projetos e fina- lize solicitando que exponham o que compreenderam com a realização dessa atividade. OFICINA DE SOLUÇÕES 195 195CAPÍTULO 7 – MANUAL DO PROFESSOR

CAPÍTULO 8 8CAPÍTULO O calor e suas aplicações Objetivos do capítulo Tales Azzi/ Neste capítulo, serão estu- Pulsar Imagens dados alguns conceitos de Fí- sica, como calor, temperatura 8.1 Muro verde em prédio do centro de São Paulo (SP), 2018. Para começar e sensação térmica. Também Respostas do boxe Para começar nas Orientações didáticas. serão exploradas aplicações de 1. O que é temperatura alguns conceitos da Física pa- Você já deve ter reparado que, em dias quentes, locais arborizados e sombrea­ e como podemos ra compreender o funcionamen- dos costumam ser mais frescos do que lugares abertos ou com o solo coberto medi-la? to de equipamentos comuns por concreto. no dia a dia, como a geladeira 2. Por que o chão de e a garrafa térmica. Isso acontece porque as plantas absorvem parte da energia proveniente do Sol piso cerâmico e eliminam água por transpiração, fazendo com que o ambiente fique mais úmido, parece mais frio que Habilidades da BNCC além de sombreado. O resultado disso é que as temperaturas são amenas nessas o carpete? abordadas áreas. 3. Como a lã pode nos EF07CI02 Diferenciar tempera- Com base nessa ideia, arquitetos criaram o revestimento verde, que cobre a manter aquecidos tura, calor e sensação térmica fachada ou o telhado de prédios e casas, por exemplo, com tipos específicos de no frio? nas diferentes situações de equi- plantas. Veja a figura 8.1. Essa tecnologia traz mais vegetação para grandes cidades líbrio termodinâmico cotidianas. e ajuda no conforto e na economia com ar­condicionado em regiões mais quentes. 4. Por que as panelas de metal têm cabos EF07CI03 Utilizar o conhecimen- Neste capítulo, você vai ver como a transferência de energia na forma de calor de plástico ou to das formas de propagação do explica uma série de fenômenos do cotidiano. No próximo capítulo, vamos estudar de madeira? calor para justificar a utilização o papel dessa transferência na manutenção da vida na Terra e no funcionamento das de determinados materiais (con- máquinas térmicas. 5. Como a energia do dutores e isolantes) na vida co- Sol chega à Terra e tidiana, explicar o princípio de 196 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias aquece o planeta? funcionamento de alguns equi- pamentos (garrafa térmica, co- Respostas do boxe Para começar letor solar etc.) e/ou construir soluções tecnológicas a partir 1 A temperatura é a medida da energia cinética média das 3 A lã conduz mal o calor, portanto pode ser considerada um bom desse conhecimento. partículas de um corpo. Quanto mais energia cinética, isolante térmico, dificultando a saída do calor liberado por nosso Orientações didáticas maior a temperatura. Ela pode ser medida por meio de corpo para a atmosfera. Explore a imagem e o texto de abertura para exemplificar termômetros. 4 O plástico e a madeira, ao contrário do metal, são isolantes como problemas urbanos podem ser solucionados utilizando con- 2 O piso cerâmico conduz melhor o calor do que o carpete. Por térmicos: eles demoram mais para se aquecer, sendo mais ceitos da Física. isso a transferência de energia na forma de calor do pé para seguros ao toque. Utilize ainda as perguntas do boxe Para come•ar para verifi- o piso é mais rápida do que do pé para o carpete. Essa perda 5 A energia do Sol chega até a Terra por meio da irradiação. Parte car os conhecimentos prévios dos estudantes. mais rápida de calor faz com que o piso pareça mais frio. dela é absorvida pelo planeta, elevando a temperatura. Destaque a importância da arborização nos grandes centros, seguindo com os questionamen- tos sobre a relação entre arbori- zação e o bem-estar ligado ao conforto térmico. Esta é uma boa oportunidade para o desenvol- vimento da competência espe- cífica que propõe a análise e a compreensão de fenômenos e processos relativos ao mundo natural, social e tecnológico, exer- citando a curiosidade para fazer perguntas, buscar respostas e criar soluções com base nos co- nhecimentos das Ciências da Natureza (CECN 3). Para ampliar o trabalho com o conteúdo, consulte a Sequência Didática dispo- nível no Material Digital do Professor. 196 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

1 Transformações de energia Você conhecerá mais Orientações didáticas sobre energia elétrica A energia pode ser entendida como a capacidade de realizar trabalho. Ao longo no 8o ano. Antes de iniciar o trabalho com do estudo de Ciências, você vai se familiarizar com as diversas formas de energia e o tema, sugerimos que levante entender que ela não pode ser criada nem destruída: quando uma forma de energia Cinética: vem do grego os conhecimentos prévios dos se transforma em outra, a quantidade total de energia é mantida. Essa é uma lei da kine, que significa estudantes sobre o termo “ener- Natureza, chamada lei da conservação da energia. “movimento”. gia”. Ao debater com a turma, enfatize que o conceito de ener- O ser humano passou a conhecer e a aproveitar as transformações de energia em Kdonmuang/Shutterstock gia levou muito tempo para ser máquinas e aparelhos que facilitam nossa vida. Quando uma lâmpada está acesa, por definido por ser abstrato. exemplo, ela está transformando energia elétrica em energia luminosa (luz) e em energia térmica, que é transferida para o ambiente na forma de calor. Em seguida, comente os di- ferentes contextos em que a Observe em sua residência os equipamentos que precisam de energia elétrica energia está envolvida, recor- para funcionar. O chuveiro elétrico, por exemplo, transforma energia elétrica em ener­ dando com os estudantes as gia térmica, deixando seu banho quentinho. diferentes formas de energia que existem. Verifique se eles De forma semelhante, uma televisão ou um computador, por exemplo, recebem conseguem citar exemplos de energia elétrica e a transformam em outras formas de energia, que podem ser emiti­ tipos de energia que provocam das na forma de luz e som (energia sonora), além de energia térmica transferida na fenômenos observáveis em seu forma de calor. Veja a figura 8.2. dia a dia: a energia química dos alimentos, que nos permite rea- Um carro andando, uma bola que acabou de ser chutada, uma pedra caindo, a lizar as mais diversas ativida- hélice de um ventilador girando… Todos os corpos em movimento têm um tipo de des; a energia luminosa, que energia, a energia cinética. Quanto maior a velocidade do corpo, mais energia cinética nos permite enxergar; a energia ele tem. Podemos perceber essa relação no impacto de uma bola contra a parede: sonora, que nos permite ouvir; quanto maior a velocidade, maior o impacto provocado. A energia cinética também a energia cinética, presente em pode ser transformada em outras formas de energia. situações de movimento; e a energia térmica, que caracteri- Em um secador de cabelo, por exemplo, parte da energia elétrica que ele re­ za os fenômenos que envolvem cebe é transformada em energia cinética, que faz girar o ventilador interno do transferências de energia na secador, e parte é transformada em energia térmica, aquecendo o ar dentro do forma de calor, como uma rea- equipamento. ção de combustão (grande li- beração de calor). Que outras transformações de energia você pode observar em Explique que uma forma de sua casa ou na escola? Pense no energia pode ser transforma- preparo das refeições: de onde da em outra e converse com vem a energia que cozinha e aque­ os estudantes sobre os exem- ce os alimentos? Na maioria dos plos apresentados no Livro do fogões, a energia química do gás Estudante. é transformada em energia térmi­ ca (transmitida sob a forma de calor) e em energia luminosa (luz) na chama do fogão. 8.2 As transformações de energia estão em toda parte. Desde a transformação da energia luminosa do Sol em alimento pelas plantas até a transformação de energia elétrica em som e luz nos equipamentos eletrônicos. O calor e suas aplicações • CAPÍTULO 8 197 197CAPÍTULO 8 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas As transformações de energia ocorrem também em todos os seres vivos. Os organismos fotossintetizantes, como plantas e algas, usam a energia lu­ Recorde com os estudantes minosa do Sol para produzir açúcares a partir do gás carbônico e da água. Ou seja, a forma como as plantas obtêm na fotossíntese, ocorre a transformação de energia luminosa em energia química. energia, estabelecendo uma Veja a figura 8.3. comparação com os animais, que precisam ingerir alimentos gás oxigênio para a obtenção de energia. Se julgar pertinente, anote no qua- gás carbônico dro os principais apontamentos dessa revisão. energia luminosa Verifique se os estudantes Planta transforma a 8.3 Representação esquemática compreendem as transforma- energia luminosa do Sol do processo de fotossíntese. ções de energia envolvidas, por Nele, as plantas e outros seres exemplo, em uma cadeia ali- em energia química. fotossintetizantes transformam mentar. Para isso, sugerimos a energia luminosa do Sol em que esquematize uma cadeia minerais açúcares (energia química). alimentar simples no quadro e (Elementos representados em indique, com a ajuda dos estu- água tamanhos não proporcionais dantes, as transformações de entre si. Cores fantasia.) energia que ocorrem desde a mapichai/Shutterstock energia luminosa até os com- FatCamera/Getty Images postos orgânicos. Parte dessa energia química é usada para manter as funções vitais do próprio organismo, como a respiração, e parte é armazenada, podendo passar para outro Relembre os termos caloria e ser vivo caso este se alimente do organismo fotossintetizante. quilocaloria, comuns nas emba- lagens de alimentos. Explique Organismos heterotróficos, como os animais, utilizam a energia produzida pelos que esses termos se referem ao organismos fotossintetizantes direta ou indiretamente pela alimentação. A energia valor energético de certa quan- química presente nos alimentos que consumimos é transformada em outras formas tidade de determinado alimento. de energia, mantendo as atividades do nosso corpo. Parte dessa energia é transfor­ Após esse breve debate, explore mada em trabalho conforme realizamos as atividades do dia a dia. Veja a figura 8.4. a definição de caloria que cons- A outra parte é utilizada para nos manter aquecidos, ou seja, é transformada em ta nesta página. Se julgar inte- energia térmica. ressante, retome o que foi visto sobre alimentação no capítulo Como estudamos no capítulo 5, é comum medir o valor energético dos alimen­ 5, estimulando os estudantes a tos em caloria (cal), que é a quantidade de calor necessária para elevar em 1 °C a relacionar e integrar conceitos temperatura de 1 grama de água sob pressão nor­ da ciência. mal, ou ao nível do mar. Como os alimentos costu­ mam ter muitas calorias, usamos muitas vezes a quilocaloria (kcal), já que 1 kcal equivale a 1000 cal. Também vimos no capítulo 5 que é importante ficarmos atentos à quantidade de calorias ingeridas e à variedade dos nutrientes de cada alimento para evitar problemas de saúde. 8.4 Nós transformamos a energia química dos alimentos em diversas outras formas de energia, como cinética e térmica. 198 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias 198 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

2 Calor e temperatura No 9o ano, veremos que Orientações didáticas essas partículas podem Toda matéria (objetos, substâncias e seres vivos) é formada por partículas muito ser tanto átomos quanto Sugerimos que inicie o traba- pequenas. Essas partículas são muito menores que as células, que você estudou no 6o ano. moléculas. lho com esse tema chamando a atenção dos estudantes para as Essas partículas estão em constante movimento. Quanto maior a temperatura de imagens da figura 8.5. Solicite a um corpo, maior a energia cinética de suas partículas, isto é, mais rapidamente elas se eles que comentem sobre as prin- movimentam. No caso de um corpo sólido, o movimento pode ser apenas uma agitação cipais diferenças entre as duas ou vibração, sem que as partículas se afastem muito de sua posição. Veja a figura 8.5. imagens. É provável que citem a diferença de temperatura. Apro- chá gelado chá quente veite a oportunidade para intro- duzir os conceitos de calor e sua Ilustrações: Marcus Penna/Arquivo da editora As partículas que compõem As partículas que relação com a temperatura. o chá gelado têm menos compõem o chá quente energia cinética, portanto têm mais energia cinética, Explique que o calor, assim se movem mais portanto se movem mais como a energia, é um conceito lentamente. rapidamente. complexo e abstrato e por isso levou certo tempo para ser es- 8.5 Representação esquemática de chá em diferentes temperaturas: à esquerda com temperatura menor Falamos em energia tabelecido. Diversas hipóteses (gelado) e à direita com temperatura maior (quente). (Elementos representados em tamanhos não cinética média porque foram refutadas ao longo do proporcionais entre si. Cores fantasia.) algumas partículas se tempo até definir-se que o calor movem mais rapidamente é a energia térmica em trânsito Portanto, a temperatura é a grandeza física que indica a agitação, ou, ainda, a do que outras. de um corpo para outro. Esse energia cinética média das partículas de um corpo ou de um ambiente. trânsito de calor ocorre no sen- tido do corpo mais quente (de A soma das energias cinéticas das partículas constituintes de um corpo é chamada maior temperatura) para o mais de energia térmica. frio (de menor temperatura). A energia térmica na forma de calor passa espontaneamente sempre do corpo de Para explicar o conceito de tem- maior temperatura (mais quente) para o corpo de menor temperatura (menos quente). peratura, comente que a energia Portanto, calor é uma energia em trânsito, isto é, uma energia que está sendo trans­ que se propaga na forma de calor ferida espontaneamente de um corpo para outro por causa da diferença de tempera­ é proveniente do movimento das tura entre eles. partículas que compõem o ma- terial, e a temperatura é a medida direta dessa agitação das partí- culas. Explique que as partículas de todo corpo ou objeto, mesmo que aparentemente parado, es- tão em constante vibração. Se julgar interessante, comente com os estudantes que essas partí- culas podem ser átomos ou mo- léculas. No entanto, explique que os modelos da constituição sub- microscópica da matéria serão estudados no 9o ano. Mundo virtual Calor e temperatura http://noosfero.ufba.br/temperatura-e-calor Textos e vídeos que explicam de forma simples alguns tópicos de calor. Acesso em: 8 fev. 2019. O calor e suas aplicações • CAPÍTULO 8 199 Atividade complementar Verifique a possibilidade de demonstrar para a turma o experimento descrito a seguir. Material Dois frascos de vidro incolor (resistentes a água quente); um pouco de azul de metileno. Procedimento Para evitar que os estudantes mexam com fogo, providencie água gelada e quente. No primeiro frasco, coloque água gelada; no se- gundo, água quente. Em seguida, pingue quatro gotas de azul de metileno na água de cada frasco. Os estudantes deverão relatar e explicar as diferenças na difusão do corante nos dois casos. O azul de metileno espalha-se mais rapidamente na água quente do que na água gelada, devido ao movimento mais intenso das partículas na água quente. CAPÍTULO 8 – MANUAL DO PROFESSOR 199

Orientações didáticas Trocas de calor Antes de explicar como ocor- Na figura 8.6, à esquerda, uma pessoa está segurando uma xícara com café quen­ rem as trocas de calor, retome o te. Como a temperatura da xícara é maior do que a da mão da pessoa, a energia na conceito de calor visto anterior- forma de calor passa da xícara para a pessoa. Já na ilustração à direita, a mesma pes­ mente e peça aos estudantes soa segura um copo com água com gelo. Nesse caso, como a temperatura da mão da que expliquem o que acontece pessoa é maior do que a do copo, a energia na forma de calor passa da pessoa para o quando colocamos gelo em um copo. Além disso, nas duas situações, há também transferência de energia na forma copo com água. Espera-se que de calor entre a xícara (ou o copo) e o ar do ambiente. eles digam que ocorre um fluxo de calor da água (temperatura café quente água com gelo maior) para o gelo (temperatura menor), que começa a derreter. fluxo de energia fluxo de energia térmica (calor) térmica (calor) Após permitir que os estudan- Ilustrações: Marcus Penna/Arquivo da editora tes exponham suas ideias livre- Sergio Pedreira/Pulsar Imagens mente, explique que o calor 8.6 A ilustração representa a passagem de energia térmica na forma de calor entre corpos com temperaturas sempre flui do corpo de maior diferentes. O sentido da transferência da energia é sempre do corpo com a temperatura mais alta para o temperatura (mais quente) pa- corpo com a temperatura mais baixa. (Cores fantasia.) ra o de menor temperatura (mais frio). Finalize o trabalho dizendo Quando colocamos um pouco de leite gelado no café quente, o café esfria e o leite aos estudantes que o fluxo de esquenta até ficarem com a mesma temperatura. Isso acontece porque há transferên­ energia entre dois corpos com cia de energia térmica na forma de calor do café para o leite, até que a mistura fique à diferentes temperaturas conti- mesma temperatura: dizemos, então, que a mistura atingiu o equilíbrio térmico. nua até que uma temperatura comum seja atingida entre os Segundo a Termodinâmica, um ramo da Física que estuda, entre outros fenô­ dois corpos em contato, isto é, menos, os efeitos das mudanças de temperatura e a conversão de calor em trabalho, até que haja equilíbrio térmico. todos os sistemas tendem ao equilíbrio. No equilíbrio térmico, não há troca de calor entre as partes que compõem o sistema. Além do equilíbrio térmico, há outras formas de equilíbrio. No equilíbrio mecânico, a soma das forças ou das pressões que atuam Termodin‰mica: vem do sobre um sistema é nula. No equilíbrio químico, não há modificações na composição grego therme, que química de um sistema. Um sistema pode estar em equilíbrio químico quando a significa “calor”; e concentração de cada substância em uma transformação química (reação química) dynamis, “movimento”. não se altera. Em Física, sistema Dizemos que um sistema se encontra em equilíbrio corresponde ao que termodinâmico quando não há mudança de temperatu­ estamos considerando ra (equilíbrio térmico), de pressão ou forças (equilíbrio como nosso objeto mecânico) e de composição (equilíbrio químico). Um bo­ de estudo e pode tijão de gás de cozinha, por exemplo, encontra­se em ser constituído de equilíbrio termodinâmico quando está parado e sem uso. várias partes. Veja a figura 8.7. 8.7 Botijões de gás de cozinha empilhados em pátio de refinaria de petróleo em São Francisco do Conde (BA), 2015. Cada um deles encontra-se em equilíbrio termodinâmico. 200 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias Texto complementar – Termômetros Para a medida da temperatura de um corpo com um termômetro, é preciso esperar o equilíbrio térmico, isto é, quando em contato com o corpo, precisamos esperar alguns minutos para que o termômetro e o corpo estejam à mesma temperatura e, assim, podermos medir seu valor. Contudo, é preciso cuidar de escolher termômetros próprios para que se consiga atingir os objetivos, pois a massa do termômetro deve ser bem menor que a massa do objeto cuja temperatura queremos medir, caso contrário o termômetro poderá alterar a temperatura do corpo, como, por exemplo, um termômetro comum e uma gota de água. IF DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL. Termômetros. Disponível em: <http://www.if.ufrgs.br/~leila/termo.htm>. Acesso em: 8 fev. 2019. 200 MANUAL DO PROFESSOR – UNIDADE 3

Sensaç‹o tŽrmica Orientações didáticas Muitas vezes, quando um adulto desconfia de que uma criança está com febre, ele Para introduzir o assunto, coloca uma das mãos sobre a testa da criança. Veja a figura 8.8. O objetivo dessa atitude converse com os estudantes é verificar se a criança está mais quente que o normal. Mas será que colocar a nossa mão sobre a sensação de entrar em sobre a pele de alguém ou na superfície de um objeto é uma forma confiável de avaliar uma piscina, rio ou mar em dias a temperatura deles? Você acha que sua avaliação quanto à temperatura seria a mesma muito quentes. Deixe que eles de outra pessoa? dividam suas experiências, de- senvolvendo a competência 8.8 Pai tenta verificar se sua filha está geral da BNCC referente à valo- com febre colocando a mão sobre sua rização de diversidade de sa- testa. De que maneira ele poderia fazer beres e vivências culturais isso de forma mais confiável? para que eles possam se apro- Rawpixel.com/Shutterstock priar de conhecimentos e expe- Mauro Nakata/Arquivo da editora riências que lhes possibilitem Agora, imagine três vasilhas grandes com água em água levemente água fresca água morna fazer escolhas alinhadas ao diferentes temperaturas: na primeira, água levemente gelada exercício da cidadania e ao seu gelada; na segunda, água à temperatura ambiente (fres­ projeto de vida (CG 6). Verifique ca); na terceira, água morna. Veja a figura 8.9. Se colocar­ 8.9 Nesta situação, a sensação de temperatura da água é se eles reconhecem que sen- mos a mão esquerda na água morna e a direita na água diferente em cada mão. Qual sensação o menino vai ter se tem alívio quando se refrescam, gelada por alguns segundos, e depois mergulharmos as colocar as duas mãos na água fresca ao mesmo tempo? porque o corpo perde calor pa- duas mãos na água fresca, o que você acha que acontece? (Cores fantasia.) ra a água, melhorando a sen- sação de “calor”. Com a mão esquerda (que estava na água morna), jananya sriphairot/Shutterstock vamos ter a sensação de que a água fresca está bem fria; Sugerimos que chame a aten- já com a mão direita (que estava na água gelada), teremos ção dos estudantes para a situa- a sensação de que a água fresca está mais quente. Isso ção representada na figura 8.9 e acontece porque a sensação térmica (sensação de quen­ solicite que elaborem hipóteses te ou frio) é relativa: ela depende, entre outros fatores, da sobre a sensação do menino ao diferença de temperatura entre nossas mãos e a água. A final da experiência, responden- diferença de temperatura entre os corpos determina o do à pergunta da legenda. sentido da transferência de energia térmica, ou seja, se a mão, nesse caso, vai perder ou receber calor. Para sistematizar as hipóte- ses levantadas pelos estudan- Como estudamos no capítulo 6, higienizar as mãos tes e desenvolver a habilidade antes das refeições e após usar o banheiro é uma impor­ EF07CI02 , explique que a sen- tante medida para evitar doenças transmissíveis. Veja a sação de quente ou frio é rela- figura 8.10. Você já usou álcool em gel para higienizar suas tiva e depende da diferença de mãos? É provável que você tenha tido uma sensação de temperatura entre o nosso cor- frio nas mãos. Por que será que isso acontece? po e a água das vasilhas, ou da piscina, rio ou mar. Essa sensação se dá porque o álcool evapora rapida­ mente e retira calor da pele, baixando sua temperatura. 8.10 Por que sentimos as mãos mais frias quando usamos álcool em gel? O calor e suas aplicações • CAPÍTULO 8 201 Atividade complementar Se houver possibilidade, permita aos estudantes que façam o experimento representado na figura 8.9 e descrito a seguir. Material 3 bacias; água gelada; água morna; água fresca; cronômetro. Procedimento Distribua uma porção de água em cada uma das bacias, de forma a obter uma bacia com água gelada, outra com água fresca e outra com água morna. Não use água muito quente e experimente a temperatura da água antes de iniciar o experimento. Solicite a um estudante que coloque uma mão na água morna e a outra na água gelada; enquanto isso, cronometre o tempo (inferior a 2 minutos). Transcorrido esse tem- po, ele deverá retirar as mãos das bacias e colocá-las na água fresca. Ao final ele deve descrever suas sensações. 201CAPÍTULO 8 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas Isso também ocorre quando saímos mo­ Jupiterimages/Getty Images lhados do mar ou da piscina; é por essa razão Sugerimos iniciar o trabalho que temos a sensação de frio no corpo. Veja a 8.11 Quando estamos com esse conteúdo perguntan- figura 8.11. O mesmo acontece com o suor, que molhados, sentimos frio do aos estudantes se eles já evapora mais rapidamente com o vento, dando porque transferimos calor foram à praia, ou tomaram ba- a sensação de abaixamento da temperatura. para a água que está sobre nho de piscina, ou até mesmo nosso corpo. de mangueira. Pergunte se eles Portanto, a sensação de frio geralmente se lembram qual foi a sensação indica que nossa temperatura corporal está no momento ou uns minutos mais elevada que a do ambiente e estamos depois. Caso eles se lembrem transferindo energia térmica ao meio externo, que sentiram frio, estimule-os ou seja, estamos perdendo calor. a criar hipóteses para explicar esse fenômeno. Após o com- Você acompanha a previsão do tempo? No 8o ano você vai estudar esse tema. partilhamento de ideias, peça Hoje em dia é fácil consultar vários dados sobre as condições do tempo, acessando a a eles que observem a figura internet. Podemos saber, por exemplo, como está a umidade do ar e a velocidade do 8.11 e tentem explicar os con- vento, além da temperatura. Veja a figura 8.12. ceitos envolvidos no fenômeno, desenvolvendo a habilidade Tempo no momento em Tales Azzi/Pulsar Imagens EF07CI02 . Vila Velha - ES Depois dessa breve introdu- ção, pergunte quais estações 24 °C do ano eles preferem e se pre- Alguma nebulosidade ferem temperaturas mais altas Sensação: 25 °C ou mais baixas. Verifique se al- Umidade: 78% gum dos estudantes conhece Vento: 6 km/h regiões do Brasil com o clima diferente daquele que ocorre Atualizado ˆs 09:00 na região da escola. Deixe que eles exponham seus pensa- Ilustranet/Arquivo da editora mentos, argumentando para justificar suas respostas. Esta Fonte: elaborado com base em Previsão do tempo. CLIMATEMPO. Disponível em: pode ser uma boa oportunidade <www.climatempo.com.br/previsao-do-tempo/cidade/83/vilavelha-es>. Acesso em: 1o jun. 2018. para estimular os estudantes a valorizar a diversidade de sa- 8.12 Algumas informações do tempo em Vila Velha (ES) no dia 1o de junho de 2018. Na foto, praia da Costa em Vila Velha (ES), 2018. beres e vivências culturais. Se compararmos dois dias de mesma temperatura, um deles úmido e outro seco, Aproveite o momento após teremos a sensação de que no dia úmido a temperatura estava mais alta. Isso acon­ essa conversa para introduzir tece porque, quando o ar está úmido, a umidade do ar dificulta a evaporação do suor, o conteúdo sobre as diferentes prejudicando o mecanismo de resfriamento do organismo e provocando sensação de sensações térmicas em dias mais calor que em dias secos. úmidos e em dias secos, abor- dado nesta página. Dependendo do contexto, o termo calor pode ter diferentes significados. Mencionamos “calor” como um tipo de energia em trânsito e, neste momento, estamos falando da sensação térmica de calor, ou seja, da sensação de alta temperatura. Nos dias quentes, o uso do ar­condicionado, além de diminuir a temperatura do ambiente, diminui também sua umidade, facilitando a evaporação do suor e fazendo nosso corpo ter a sensação de menor temperatura. 202 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias 202 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

Eugene Shapovalov/Shutterstock Orientações didáticas Neo Tribbiani/Shutterstock Mediç‹o da temperatura 8.13 Termômetro de álcool, Questione os estudantes so- utilizado para medir a bre a melhor forma de avaliar a Em geral, os corpos dilatam quando sua temperatura aumenta, isto é, eles temperatura do ambiente. temperatura de uma pessoa ou aumentam de volume. Isso acontece porque, quando a temperatura sobe, as partí­ de um objeto. Destaque que o culas se movimentam mais rapidamente e se afastam mais umas das outras, ocu­ termômetro é o instrumento pando um espaço maior. Alguns tipos de termômetro foram projetados consideran­ mais confiável para avaliar a do­se tal propriedade. temperatura. A percepção tér- mica de nossa pele não é um Para medir a temperatura do ambiente, é comum usar um termômetro com uma modo eficiente de medir a tem- coluna de álcool misturado a um corante vermelho. A coluna de álcool sobe quando a peratura. Isso porque temos in- temperatura do ambiente aumenta porque o álcool se dilata com o aumento de tem­ fluência da temperatura da peratura, e, quando a temperatura diminui, a coluna de álcool se contrai (diminui o seu própria pele. volume) e o líquido desce. Veja a figura 8.13. Após apresentar os tipos de O termômetro clínico é usado para medir a temperatura, por exemplo, do nosso termômetros – analógicos e di- corpo, permitindo saber se uma pessoa está com febre. Veja a figura 8.14. Os termô­ gitais –, explique aos estudantes metros clínicos mais modernos são digitais; os mais antigos têm um pequeno reser­ que, apesar de diferentes, todos vatório de mercúrio ligado a um tubo bem fino de vidro. eles devem fornecer o mesmo valor de temperatura. Enfatize 8.14 Termômetros clínicos: acima, o antigo Em 2017, uma resolução que os termômetros que contêm modelo de mercúrio, e, abaixo, o modelo digital. da Agência Nacional de mercúrio são perigosos, já que Vigilância Sanitária o mercúrio é um metal tóxico. Assim como no termômetro de álcool, no termômetro de mercúrio o líquido se (Anvisa) determinou Apesar de a fabricação e a co- dilata com o aumento de temperatura. Para baixar o nível do mercúrio na coluna e a proibição, a partir de mercialização serem proibidas fazer uma nova medição, é preciso sacudir o termômetro. Já os termômetros digitais 2019, da fabricação e desde 2019, muitas pessoas têm dispositivos eletrônicos que acusam a temperatura em um visor na forma de um da comercialização de ainda possuem esse tipo de ter- número. termômetros de mercúrio, mômetro, que deve ser manu- porque o mercúrio é um seado com cuidado. A escala Celsius, utilizada para medir a temperatura, foi construída atribuindo­se metal tóxico e não deve dois pontos fixos: o ponto de fusão do gelo e o ponto de ebulição da água – medições ser manipulado caso o Mundo virtual feitas ao nível do mar, isto é, sob pressão atmosférica nessa altitude. Ao ponto de termômetro se quebre. fusão do gelo atribuiu­se o valor de 0, sendo posteriormente chamado de zero grau Para entender melhor a Celsius (0°C), e, ao de ebulição da água, o valor de cem graus Celsius (100°C). O inter­ A mudança de estado proibição de termômetros e valo entre esses dois números é dividido em 100 partes iguais, cada uma correspon­ sólido para líquido outros produtos de saúde que dendo a 1 grau Celsius. A escala é estendida para graus abaixo de 0 e acima de 100. é chamada fusão. contêm mercúrio, consulte: Estudamos as mudanças <http://portal.anvisa.gov.br/ Nos Estados Unidos e em alguns outros países, não se usa no dia a dia a escala de estado físico no 6o ano, rss/-/asset_publisher/ em Celsius, mas sim a escala Fahrenheit (leia “farenráit”), que atribui 32 °F (graus ao estudar o ciclo da água. Zk4q6UQCj9Pn/content/ Fahrenheit) para o ponto de fusão do gelo e 212 °F para o ponto de ebulição da água proibidos-termometro-e- à pressão atmosférica ao nível do mar. medidor- de-pressao-com- mercurio/219201?inherit Redirect=false>. Acesso em: 8 fev. 2019. Mundo virtual Você tem termômetro com mercúrio em casa? http://www.proconpaulistano.prefeitura.sp.gov.br/noticias/voce-tem-termometro-com-mercurio-em-casa Traz orientações sobre os cuidados que devem ser tomados caso um termômetro de mercúrio se quebre. Acesso em: 8 fev. 2019. O calor e suas aplicações • CAPÍTULO 8 203 Texto complementar – Termoscópio [...] Galileu Galilei idealizou o termoscópio. [...] ele ligou um recipiente de vidro a um tubo, também de vidro, com um bulbo em uma das extremidades. Aqueceu o bulbo nas mãos para que parte do ar saísse e inverteu o recipiente de modo que o tubo pudesse ser mergulhado na água contida no outro recipiente [...]. Logo que o bulbo esfriava, a água subia no tubo [...] Quando invertido o tubo dentro d´água, o ar não pode mais escapar, e a água sobe no tubo, comprimindo o ar até a situação inicial. [...] IF DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL. Termoscópio. Disponível em: <http://www.if.ufrgs.br/cref/leila/termosc.htm>. Acesso em: 8 fev. 2019. 203CAPÍTULO 8 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas 3 Calor e mudança Neste momento, em que os de estado físico estudantes já estudaram as tro- cas de calor, sugerimos que, pa- O fornecimento de energia pode provocar mudança no Andrii Oleksiienko/Shutterstock ra introduzir o conteúdo de estado físico da matéria. No 6o ano, você aprendeu que a mudanças de estado físico, so- mudança do estado sólido para o líquido é chamada fusão 8.15 Considerando o sistema licite que analisem a figura 8.15 e que o fenômeno inverso é a solidificação. Viu também composto de água e gelo, e levantem hipóteses para o fa- que a passagem do estado líquido para o estado gaso­ durante o derretimento do to de o gelo resfriar as garrafas. so (ou de vapor) é chamada vaporização e que o fenô­ gelo, o sistema continuará meno inverso é a condensação ou liquefação. a 0 °C. Somente depois que Deixe-os livres para citar suas todo o gelo derreter a 0 °C hipóteses a fim de justificar o O fenômeno da vaporização pode ocorrer pela ebu­ é que a temperatura fenômeno. Espera-se que eles lição, quando a água ferve e passa rapidamente do es­ começa a subir. expliquem que o gelo resfria a tado líquido para o estado gasoso; ou por evaporação, garrafa, pois está a uma tempe- quando a água da roupa molhada evapora, passando do OlegDoroshin/Shutterstock ratura menor do que ela. Assim, estado líquido para o gasoso lentamente no varal. ocorrerá um fluxo de energia na forma de calor das garrafas pa- Observe na figura 8.15 as bebidas no balde com gelo e água. Considerando que ra o gelo. As garrafas, ao perde- o sistema composto de gelo e água está em equilíbrio térmico, ou seja, que não há rem calor, se resfriam. Caso os troca de calor entre as partes, será que podemos saber a quantos graus está esse estudantes não cheguem a es- sistema, mesmo sem usar um termômetro? sa conclusão, auxilie-os a siste- matizar esse conceito. Quando cedemos energia na forma de calor ao gelo à temperatura em torno de 0 °C, ou seja, quando esquentamos gelo a aproximadamente 0 °C (sob pressão Em seguida, inicie a análise atmosférica constante ao nível do mar), a temperatura permanece a mesma até que dos fenômenos de mudança de todo o gelo derreta. Caso o sistema continue recebendo energia na forma de calor, estado. A matéria tem seu com- a temperatura da água só começará a aumentar depois do derretimento de todo o portamento modulado pelas gelo. Dessa maneira, na situação da figura 8.15, a temperatura do sistema em equi­ mudanças de temperatura. Ao líbrio térmico deve ser em torno de 0 ºC enquanto houver gelo. ceder ou receber calor, em de- terminadas situações, além de Se colocarmos água líquida no freezer, ela cede energia na forma de calor, dimi­ variar sua temperatura, ocorre nuindo a temperatura até em torno de 0 °C. A partir daí, a solidificação começa a uma reorganização das partí- acontecer e a energia na forma de calor continua a ser cedida para o compartimen­ culas que a compõem. Essa to do freezer até a água toda congelar. reorganização pode acarretar uma mudança de estado físico. De forma semelhante, quando a água re­ A partir desse raciocínio e do cebe energia na forma de calor e começa a fer­ conhecimento que os estudan- ver (em torno de 100 °C, sob pressão atmos­ tes já têm sobre as mudanças férica ao nível do mar), passando do estado lí­ de estado físico que ocorrem quido para o estado gasoso, a temperatura no ciclo da água, relacione cada permanece constante, começando a aumentar um dos fenômenos. apenas quando toda a água do sistema tiver virado vapor. Veja a figura 8.16. E o mesmo Mundo virtual acontece no processo inverso (condensação), quando o vapor cede energia na forma de calor. Para realizar uma atividade de simulação do comporta- 8.16 A temperatura da água fervendo em uma chaleira mento da matéria ao receber permanece constante durante a passagem do estado ou ceder calor, acesse o site líquido para o estado gasoso. A \"fumacinha\" que vemos que permite explorar a etapa sair pelo bico da chaleira é o vapor de água que voltou de esquentar e resfriar um ao estado líquido ao entrar em contato com o ar mais recipiente: <https://phet.co lorado.edu/pt_BR/simulation/ frio. A água em estado gasoso não é visível. legacy/states-of-matter-ba sics>. Acesso em: 8 fev. 2019. 204 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias 204 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

Calorias, calor específico e calor latente Orientações didáticas Para facilitar a comunicação, os cientistas utilizam um único grupo de unidades Explique aos estudantes que cada tipo de material é formado de medida: o Sistema Internacional de Unidades (SI). Nesse sistema, a unidade de por diferentes partículas que se combinam de uma forma medida do trabalho é o joule (pronuncia­se “jaule”), cujo símbolo é a letra J. específica. Por isso, ao receber ou ceder calor, cada material se Veja mais algumas unidades do Sistema Internacional: a unidade de compri­ comporta de maneira diferente. Ao receber certa quantidade de mento é o metro (m); a de volume, o metro cúbico (m3); a de massa, o quilograma calor, a variação de temperatu- ra que essa energia pode causar (kg). Nas grandezas são usados também múltiplos e submúltiplos dessas unidades. depende do tipo de material que está sendo aquecido. Ao medir a massa, podem ser utilizadas as unidades: grama (g), miligrama (mg) e Aproveite este momento pa- tonelada (t), por exemplo. ra trabalhar a competência es- pecífica de avaliação das O Joule é também a medida de energia – e de energia na forma de calor – no SI. aplicações e implicações da ciência e de suas tecnologias Mas, como estudamos no capítulo 5, no dia a dia é usada outra unidade: a quilocalo­ para propor alternativas aos desafios do mundo contempo- ria (kcal). Veja a figura 8.17. râneo, incluindo aqueles relati- vos ao mundo do trabalho Uma quilocaloria equivale a aproximadamente 4,18 quilojoules (kJ), (CECN 4). Pergunte aos estu- dantes quais são as aplicações e 1 quilojoule equivale a 0,24 quilocaloria. práticas possíveis a partir do KLN Artes Gráficas/Arquivo da editora conhecimento do comporta- Fernando Favoretto/Criar ImagemA grandeza que corresponde à quantidade de energia necessá­mento dos materiais ao serem submetidos a temperaturas bai- ria para elevar em 1°C a massa de 1 g de uma substância é chama­ xas ou altas. É possível que eles consigam refletir sobre impli- da calor específico, que varia de acordo com a substância e com o cações na construção civil, por exemplo. estado físico em que ela se encontra. Por exemplo: a quantidade de energia necessária para elevar em 1°C a massa de 1 grama de água (no estado líquido) é de 1 caloria. Então, o calor específico da água é de 1 caloria por grama, por grau Celsius, que se escreve: 1 cal/g ? °C. No caso do ferro, o mesmo aumento de temperatura, com a mesma massa, é conseguido com cerca de 0,11 caloria, ou seja, seu calor específico é de 0,11 cal/g ? °C. Quer dizer, o ferro esquenta mais rapidamente que a água. 8.17 Informações nutricionais de um tipo de Veja outro exemplo na figura 8.18. Massas idênticas de água e de macarrão. Veja que nas embalagens de alimentos as unidades adotadas são a quilocaloria (kcal) óleo de soja sofrem variações diferentes de temperatura quando rece­ ou o quilojoule (kJ). (Os valores da tabela bem a mesma quantidade de calor, pois o óleo de soja possui calor são aproximados.) específico menor que o da água (varia entre 0,2 e 0,4 cal/g ?°C). Atenç‹o Não faça experimentos com fogo! água óleo de soja 8.18 Observe na representação esquemática que a temperatura do óleo de soja atinge um valor maior que o da água, mesmo que tenha havido a transferência de quantidades idênticas de energia na forma de calor. (Elementos representados em tamanhos não proporcionais entre si. Cores fantasia.) É por causa dessa propriedade que, em um dia quente, a água do mar ou da piscina pode estar mais fria que o solo: a temperatura do ar e a do solo (ou da areia da praia) aumentam mais rapidamente do que a temperatura da água quando expostos à mesma quantidade de calor. Ao longo do dia, a água vai esquentando e, à noite, ela esfria mais lentamente do que o ar e o solo, por isso à noite a situação costuma se inverter. O calor e suas aplicações • CAPÍTULO 8 205 205CAPÍTULO 8 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas Quanto maior é a massa de uma substância, maior é a quantidade de energia necessária para provocar sua mudança de estado físico. A quantidade de energia ne- Sugerimos que, ao trabalhar cessária para fazer uma unidade de massa de substância mudar de estado é chama- o texto da seção Conexões: Ciên- da calor latente, que pode ser de fusão ou de vaporização. No Sistema Internacional cia e História, relembre com os de Unidades, o calor latente é expresso em joule por quilograma (J/kg), mas é comum estudantes o conceito de calor usar também a unidade caloria por grama (cal/g). e os tipos de energia. Explique a eles o que é energia em trân- O calor latente de fusão da água é de 80 calorias por grama e o calor latente sito, bem como suas caracterís- de vaporização é de 540 calorias por grama. Isso quer dizer que são necessárias ticas. Diga a eles que o calor é 80 calorias para transformar 1 grama de gelo (a 0 °C) em água líquida (a 0 °C). E são um tipo de energia em trânsito. necessárias 540 calorias para fazer 1 grama de água líquida (a 100 °C) passar para o estado de vapor (a 100 °C). Do mesmo modo, quando 1 grama de água líquida a Peça aos estudantes que ana- 0 °C transforma-se em gelo a 0 °C, são liberadas 80 calorias para o ambiente ou lisem a figura 8.19 e pergunte se para o outro corpo que interage com o gelo, que é o calor latente de solidificação conseguem explicar o que está da água. ocorrendo apenas com a obser- vação do esquema. Acolha todos Conexões: Ciência e História os comentários dos estudantes e, após essa breve conversa, uti- O experimento de Joule lize alguns comentários para explicar o que ocorre no experi- O avanço da industrialização e a difusão do uso da máquina a vapor, no século XIX, impulsionaram as pesquisas sobre mento de Joule. a natureza do calor. Até o século XVIII, os cientistas achavam que o calor era um fluido invisível, chamado calórico: quanto maior a quan- tidade de calórico em um corpo, maior era sua temperatura. Ao longo do século XIX, porém, vários experimentos demonstraram que o calor não é um fluido, mas a energia re- sultante do movimento das partículas. Um desses experimentos foi realizado pelo físico e industrial inglês James Prescott Joule (1818-1889). Ele fez com que pesos, ao descerem por uma corda, girassem uma roda com pás dentro da água. Assim, ele mostrou que a quantidade de calor produzido pelo atrito das pás com a água era proporcional à energia liberada pela queda dos pesos. Veja a figura 8.19. Com o valor dos pesos, da altura da queda, da massa de água e da variação de sua temperatura, Joule estabeleceu a relação entre a energia mecânica e a energia térmica. Ele verificou que 1 cal = 4,18 J. KLN Artes Gráficas/Arquivo da editora 8.19 Representação esquemática do experimento de Joule. Ao Fonte: elaborado com base em REX, A. F.; WOLFSON, R. caírem, os pesos fazem girar pás Essential college physics. Boston: Addison-Wesley, 2010. p. 284. dentro de um recipiente com água, isolado termicamente. A água se 206 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias aquece por causa do atrito com as pás. (Elementos representados em tamanhos não proporcionais entre si. Cores fantasia.) 206 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

4 O calor e a dilatação Orientações didáticas dos corpos Para introduzir o conceito de dilatação térmica, peça aos es- Você já tentou desatarraxar a tampa de metal de um frasco de vidro e não conseguiu? tudantes que digam o que sabem Quando isso ocorrer, experimente mergulhar a tampa do vidro em água morna por alguns sobre o assunto. Mesmo que eles minutos. Isso vai facilitar a abertura do frasco. Você sabe explicar por quê? tenham um conhecimento su- perficial sobre esse conteúdo, Em contato com a água morna, a tampa metálica aquece e se dilata mais que o tente incentivá-los a expor algu- vidro. Dessa forma, fica mais fácil abrir o frasco porque isso aumenta a folga entre a mas ideias e percepções sobre o tampa e a rosca. tema. Assim será possível levan- tar, de forma rápida, os conheci- Neste exemplo ocorre o mesmo fenômeno que explica a subida do álcool em mentos prévios deles e, a partir um termômetro: o aumento da temperatura provoca o aumento das dimensões do disso, explorar o conteúdo. corpo. Esse fenômeno é chamado de dilatação térmica e acontece com sólidos, lí­ quidos e gases. Explique que a maioria dos materiais, ao receber calor, se A maioria dos corpos dilata quando sua temperatura aumenta. Isso acontece dilata, ou seja, seu volume au- porque, conforme descrito anteriormente, quando a temperatura aumenta, as partí­ menta. Retome o fato de que, ao culas se movem mais rapidamente e se afastam mais umas das outras. Veja a figura aumentar a temperatura de um 8.20. Consequentemente, o volume do corpo aumenta, isto é, ele dilata. Já quando a material, suas partículas se agi- temperatura diminui, ocorre o inverso, e o corpo contrai. tam mais e, por isso, se afastam umas das outras. KLN Artes Gráficas/Arquivo da editora Mundo virtual Alguns exemplos da aplica- ção desse conceito podem ser encontrados em: <http://www. if.ufrgs.br/~leila/dilata.htm>. Acesso em: 8 fev. 2019. partículas de um sólido em partículas de um sólido em temperatura mais baixa temperatura mais alta 8.20 Representação esquemática das partículas de um sólido em duas temperaturas diferentes. Em temperaturas mais altas (à direita), as partículas de um sólido vibram mais e a distância média entre elas aumenta, provocando a dilatação do corpo. (Elementos representados em tamanhos não proporcionais entre si; as distâncias não são reais. Cores fantasia.) Cada material tem um coeficiente de dilatação diferente: o vidro comum, por exemplo, se dilata mais que certos vidros especiais que podem ir ao forno quando 8.21 Espaço entre trilhos submetido à mesma variação de temperatura. Dizemos, então, que o vidro comum em uma estrada de ferro. tem um coeficiente de dilatação maior que designbydx/Shutterstock o desses vidros especiais. Uma barra de vi­ dro comum com 1 m de comprimento se dilata cerca de 0,9 mm quando a tempera­ tura sobe 100 °C. Nos vidros especiais, esse aumento é de 0,3 mm. É por isso que em pontes, viadutos ou trilhos de ferrovias podemos encontrar um espaço livre entre as peças para permitir a dilatação desses materiais e evitar deforma­ junta de expansão ções. Veja a figura 8.21. O calor e suas aplicações • CAPÍTULO 8 207 207CAPÍTULO 8 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas Conexões: Ci•ncia no dia a dia Utilize o texto da seção Co- Por que a pipoca estoura? nexões: Ciência no dia a dia pa- ra ajudar os estudantes a O milho usado para fazer pipoca é formado por várias subs­ compreender melhor os concei- tâncias, como amido, óleo e cerca de 14% de água. Quando a tos trabalhados no tópico de pipoca é aquecida acima de 100 °C, essa água se transforma dilatação térmica. em vapor. Só que, enquanto a casca de outros tipos de milho e grãos que não estouram é porosa e deixa o vapor sair, a casca Sugerimos que, para a in- do milho de pipoca impede a saída do vapor. Com o aumento trodução do item sobre dila- da temperatura, o vapor se dilata e isso leva a um aumento tação de gases, seja solicitado da pressão dentro do milho de pipoca, até que o grão arrebenta aos estudantes que observem e a parte interna, cheia de amido, de cor branca, aparece. Veja a figura 8.23. Pergunte a eles a figura 8.22. se sabem o que pode ter ocor- rido com o balão de festa e 8.22 O aumento da temperatura quais fatores são responsá- faz aumentar a pressão do vapor veis por esse fenômeno. Deixe de água dentro do milho, que faz que os estudantes exponham seus pensamentos. Acolha to- a pipoca estourar. das as respostas, reforçando os conceitos corretos e expli- A dilatação dos gases cando as falhas dos conceitos equivocados. Na figura 8.23, um balão de festa (bexiga) foi submetido a uma temperatura de vários graus Celsius negativos. Depois, esse balão ficou à temperatura ambiente. O que aconteceu? Você já sabe que as partículas de um gás se movimentam o tempo todo, sem uma direção definida. Esse movimento faz com que um gás ocupe todo o volume do reci­ piente em que está contido. As colisões ou os choques das partículas com as paredes do recipiente são responsáveis pela pressão do gás. No balão de festa da figura 8.23, em temperatura baixa, as partículas dos gases do ar movimentavam­se com menos energia. À medida que a temperatura aumenta, as partículas passam a se movimentar com mais energia e com maior velocidade. Com isso, exercem mais pressão sobre a parede interna do balão, que resulta no aumento de seu volume. SPL/Fotoarena Loren Zemlicka/Getty Images balão de festa 8.23 Um balão de festa que submetido a estava sob temperatura abaixo temperatura de 0 °C e depois foi deixado à abaixo de 0 °C temperatura ambiente. 208 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias 208 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

5 O gelo e a vida em Para calcular a densidade, Orientações didáticas divide-se a massa do regiões geladas corpo pelo seu volume. Sugerimos que inicie o traba- lho com esse tópico retomando Você já deve ter percebido que o gelo flutua na água. Mas como podemos ex­ com os estudantes o conceito plicar isso? de densidade. Esse conceito foi trabalhado no 6o ano e será re- No 6o ano, nós vimos que a densidade é a relação entre a massa e o volume de tomado em várias oportunidades um corpo. Como o gelo flutua na água, sabemos que a densidade do gelo é menor do ao longo do estudo de Ciências. que a da água líquida. Pergunte aos estudantes se eles já pensaram sobre a água A maioria das substâncias dilata­se, isto é, tem um aumento de volume, quan­ congelada de lagos de regiões do a temperatura sobe. No entanto, com a água ocorre o inverso na faixa entre 0 °C muito frias. Questione: “Nas re- e 4 °C: nesse intervalo de temperatura, o volume da água diminui. Isso acontece pois, giões polares, a água dos rios nesse intervalo, as partículas que formam a água se aproximam mais umas das ou dos lagos congela totalmen- outras, de modo que, quando a temperatura chega a 4 °C, a organização das partí­ te ou a água congela apenas na culas é a mais compacta possível. Nessa temperatura, a densidade da água é máxi­ parte mais superficial?”. ma (um grama por centímetro cúbico ou 1 g/cm3). Acima de 4 °C, a energia recebida na forma de calor faz com que aumente a distância média entre as partículas e Deixe que os estudantes apre- consequentemente o volume da água aumente. sentem suas ideias e acolha todos os apontamentos. Em seguida, O fato de a densidade do gelo ser menor do que a da água líquida entre 0 °C e explique que nessas regiões os 4 °C permite a sobrevivência dos seres aquáticos em regiões muito frias. No inverno, rios e os lagos não congelam to- a água da superfície de rios e lagos, em contato com o ar frio, começa a congelar. Se a talmente. O gelo é formado apenas água fosse mais densa a 0 °C, ela afundaria, deixando exposta a superfície do corpo na superfície, possibilitando a vida de água e possibilitando seu congelamento total, com consequente morte dos seres na água sob o gelo. vivos aquáticos. Porém, como o gelo é menos denso que a água líquida, a superfície do rio ou lago congela e não afunda. Essa camada de gelo atua como isolante térmico Se julgar necessário, men- e dificulta o congelamento da água que está abaixo dela. Veja a figura 8.24. cione a expressão “dilatação anômala da água”, explicando Mauro Nakata/Arquivo da editora que a maior parte das subs- tâncias aumenta de volume camada de gelo Fonte: elaborado com base com o aumento da temperatu- em HOEFNAGELS, M. Biology: ra. No entanto, o fenômeno Concepts and Investigations. inverso ocorre com a água no 4. ed. New York: McGraw-Hill, intervalo de temperatura entre 2018. p. 27. 0 °C e 4 °C. Nessa faixa, o volu- me da água diminui porque as 8.24 Por ser menos denso que partículas que formam a água a água líquida, o gelo forma se aproximam mais umas das uma camada na superfície, outras. permitindo que a água que está embaixo permaneça a Neste momento, pode ser in- uma temperatura maior. Esse teressante propor aos estudan- fenômeno permite a vida tes que façam as atividades 1, aquática nas regiões geladas. 2, 3 e 4 do Aplique seus conhe- (Elementos representados em cimentos para sistematizar os tamanhos não proporcionais conceitos vistos até aqui. entre si. Cores fantasia.) água l’quida O calor e suas aplicações • CAPÍTULO 8 209 209CAPÍTULO 8 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas 6 Transmissão de calor Sugerimos que, para iniciar Para cozinhar e não queimar as mãos, é melhor usar uma panela com Mauro Nakata/Arquivo da editora a explicação desse tópico, seja cabo de plástico ou uma panela com cabo de metal? Você provavelmente pedido aos estudantes que ana- já conhece a resposta a essa pergunta, mas para explicar a diferença entre lisem a figura 8.25 perguntan- esses dois materiais, vamos estudar as formas como o calor pode ser do se, a partir da imagem, eles transmitido. conseguem determinar quais são as sensações experimen- Condução 8.25 Em uma situação tadas pela menina. Deixe que como essa, a menina terá os estudantes exponham seus A transmissão de calor por condução térmica ou, simplesmente, con- a sensação de que o piso pensamentos. dução ocorre em geral entre os sólidos, principalmente nos condutores cerâmico está mais frio térmicos, isto é, materiais que possibilitam que o calor seja transmitido de que o tapete, embora Espera-se que os estudantes um ponto a outro com facilidade, como os metais. ambos estejam à mesma respondam que a menina deve temperatura. (Cores sentir que o piso cerâmico está Na condução há transferência de energia entre as partículas que for­ fantasia.) mais frio do que o tapete. Em mam o material. Ao receberem energia térmica, essas partículas passam seguida, sugerimos que insira o a vibrar mais, transmitindo essa energia (energia cinética) para as partícu­ conceito de condução térmica las próximas a elas. e explique que esse fenômeno ocorre devido à transmissão da Imagine que em um dia frio você pise com os pés descalços no piso cerâmico da energia de uma partícula para cozinha ou do banheiro e depois pise em um tapete. Você pode também fazer uma outra quando ocorre o aumento experiência, como a indicada na figura 8.25: um pé diretamente no piso cerâmico e da agitação das partículas. Per- outro no tapete. A sensação será a de que o piso cerâmico está mais frio do que o gunte a eles se poderiam exem- tapete. Como podemos explicar isso? plificar outros casos de condução térmica, diferentes dos apresen- O piso cerâmico e o tapete estão à mesma temperatura, mas o piso cerâmico tados nesta página. conduz melhor o calor do que o tapete. Por isso a transferência de energia na forma de calor do pé para o piso cerâmico ocorre mais rapidamente do que do pé para o ta­ Para a explicação do concei- pete. Essa perda mais rápida de calor é que faz parecer que o piso cerâmico está mais to de convecção, sugerimos que frio que o tapete. solicite aos estudantes que ana- lisem a figura 8.26 e que tentem Isso também ocorre quando tocamos ao mesmo tempo em uma maçaneta de explicar o que está ocorrendo. metal e em uma porta de madeira: o metal conduz o calor mais rapidamente do que a Acolha todas as respostas e madeira, dando­nos a sensação de que a maçaneta está mais fria do que a porta. explique que as correntes de convecção ocorrem devido ao Convecção deslocamento de dois fluidos com temperaturas diferentes, Na figura 8.26, você vê uma panela transparen­ ou seja, um fluido com tempe- te com água e um pouco de serragem. Enquanto a ratura maior e um fluido com panela é aquecida, a serragem sobe e desce dentro temperatura menor. Para exem- da água, em movimentos circulares. Como você ex­ plificar melhor o conceito de plica esse movimento? convecção, sugerimos a reali- zação da Atividade complemen- tar descrita nesta página. 8.26 Na figura, estão representados a águaAdilson Secco/Arquivo da editora aquecida com serragem e o movimento circular da serragem na água. (Elementos representados em tamanhos não proporcionais entre si. Cores fantasia.) 210 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias Atividade complementar Para auxiliar os estudantes a compreender as correntes de convecção pode-se realizar o experimento descrito a seguir: Material Lata de alumínio; freezer. Procedimento Coloque a lata aberta no freezer por 5 a 10 minutos. Retire a lata do freezer e peça a um dos estudantes que coloque a palma da mão um pouco acima da abertura por alguns segundos. Inverta a lata e peça a ele que coloque a palma da mão um pouco abaixo da abertura. Espe- ra-se que o estudante perceba que, segurando a lata invertida, ele sente um pouco mais de frio na mão. Nessa situação, o ar frio, mais den- so, desce e, em contato com a mão, faz com que ela perca energia na forma de calor e esfrie. Na situação anterior, o ar tende a ficar na lata. 210 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

O fenômeno representado na figura 8.26 é a convecção. Nesse processo, a transferência de calor ocorre por Orientações didáticas meio do deslocamento de um fluido, isto é, um líquido ou um gás. A camada de água em contato com o fundo da Pergunte aos estudantes o que sabem sobre irradiação com panela recebe calor por condução e sua temperatura aumenta; com o aumento da temperatura, a água se ex­ o intuito de avaliar os conheci- mentos prévios da turma sobre pande e se torna menos densa que a água de menor temperatura (a água da superfície) e, por isso, sobe. A água o tema. Caso tenham dificulda- de em citar algo sobre esse fe- da parte de cima, menos aquecida, desce e ocupa o lugar da água que subiu. Esse processo se repete, e a água nômeno, solicite a um deles que faça uma pesquisa rápida do fica circulando pela panela, com a porção mais quente subindo e a porção menos aquecida descendo: são as significado da palavra no dicio- nário e leia para toda a turma. correntes de convecção, que fazem com que toda a água da panela seja aquecida. Em seguida proponha que Os ventos também surgem por causa das diferenças de temperatura de um local para reflitam sobre a forma como o Sol aquece a Terra e que tipo o outro, o que provoca correntes de convecção na atmosfera. São as correntes de ar Alexandra Lande/Shutterstock de energia está envolvido nes- quente em ascensão que fazem com que os praticantes de asa­delta subam se fenômeno. Peça também em certos momentos do voo. Aves de grande porte, como águias e que eles tentem explicar por urubus, também abrem as asas e aproveitam as correntes de con­ que, quando há muitas pessoas em um ambiente fechado, esse vecção ascendentes para planar. Veja a figura 8.27. ambiente tende a esquentar. Questione os estudantes sobre AB possíveis lugares em que pos- sa ocorrer esse fenômeno no Nature Bird Photography/Shutterstock seu dia a dia. 8.27 As correntes de convecção ajudam o voo de aves, como o abutre- Ao analisar as situações ex- -do-egito (Neophron percnopterus; cerca de 65 cm de comprimento), postas pelos estudantes, ex- em A, e de praticantes de asa-delta, em B. (Os elementos representados plique que a energia emitida nas fotografias não estão na mesma proporção.) pelo Sol é um tipo de radiação eletromagnética. Parte dessa Irradiaç‹o Você vai saber mais energia é absorvida pelo pla- sobre radiações neta na forma de energia lumi- A maior parte do espaço entre o Sol e a Terra é vazia, praticamente sem partí­ eletromagnéticas nosa e energia térmica, respon- culas: é o que chamamos de vácuo. Mas, então, como a luz e a energia térmica no 9o ano. sável por aquecer a Terra. Co- vindas do Sol chegam até nós, que estamos a cerca de 150 milhões de quilômetros mente ainda que, nas situações de distância dele? 8.28 Camaleão se aquecendo em que há uma aglomeração sob a luz do Sol (Chamaeleo de pessoas, todo corpo man- A luz é um tipo de radiação eletromagnética ou onda eletromagnética. A radiação chamaeleon; comprimento tém uma agitação mínima das eletromagnética não precisa de um meio material para se propagar, ou seja, ela é capaz em torno de 26 cm). O efeito partículas, mesmo que esteja de se propagar também pelo vácuo. da radiação infravermelha, parado. Tal agitação faz o corpo emitida pelo Sol, é justamente irradiar energia, aquecendo um Neste capítulo, vamos estudar a radiação infravermelha (ou raios infraverme­ o de aquecer os corpos. pouco os corpos ao seu redor. lhos), uma radiação que não pode ser percebida por nossos olhos, mas que é senti­ da em nossa pele como calor, quando nos expomos ao sol ou quando aproximamos a mão de uma lâmpada, por exemplo. Muitos animais, como os camaleões, precisam se aquecer ao sol para controlar a temperatura de seu corpo. Veja a figura 8.28. imago/blickwinkel/Fotoarena O calor e suas aplicações • CAPÍTULO 8 211 211CAPÍTULO 8 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas A transmissão de calor por ondas eletromagnéticas é chamada irradiação (ou Mundo virtual radiação) térmica ou, simplesmente, irradiação (ou radiação). Explique aos estudantes que Propagação do calor um material isolante é aquele Não é apenas o Sol que emite radiação: um corpo pode emitir vários tipos de ra­ www.if.ufrgs.br/~leila/ que funciona como uma barrei- diação dependendo da temperatura em que ele esteja. Um ferro elétrico ligado emite propaga.htm ra que impede a passagem de radiação infravermelha, enquanto a chama de uma vela e uma lâmpada acesa emitem Textos, imagens e água, eletricidade ou calor – es- radiação infravermelha e luz visível. O corpo humano também emite radiação infra­ experimentos que te último é o caso dos isolantes vermelha, que pode ser detectada por instrumentos especiais. Existem binóculos, por demonstram a térmicos, tratados nesta página. exemplo, que captam o infravermelho, permitindo observações noturnas de objetos, transferência de calor. pessoas e outros animais. Acesso em: 8 fev. 2019. Em seguida, cite alguns exem- plos da aplicação desses isolan- Um objeto branco reflete bastante luz e bastante infravermelho, absorvendo tes e solicite aos estudantes que pouca radiação. Com um objeto escuro ocorre o oposto. Portanto, roupas brancas reflitam sobre o motivo pelo qual ou claras absorvem menos luz e raios infravermelhos que roupas escuras. Veja a utilizamos diferentes tipos de figura 8.29. Superfícies espelhadas também refletem bem (e absorvem mal) a luz e a roupas de acordo com a tempe- radiação infravermelha. ratura do dia. Questione-os sobre a função das roupas de inverno Zhukov Oleg/Shutterstock 8.29 Em desertos e em outras e como elas nos ajudam a não Wavebreak Media/AGB Photo Libraryregiões quentes e ensolaradas, sentir frio. é comum que as pessoas se vistam com roupas de cores Eles devem compreender que claras que cubram grande os tecidos dessas roupas, como parte do corpo. Isso é a lã, são maus condutores de importante porque essas calor e, por isso, dificultam a tro- roupas refletem melhor a ca de energia, impedindo que o luz solar, absorvendo pouca calor produzido pelo corpo seja radiação e dando maior transferido para o ambiente. Es- conforto térmico. se exercício vai permitir que o estudante modifique a concep- ção do senso comum de que tais roupas “esquentam o nosso cor- po”. Instigue os estudantes a exporem outros exemplos da utilização de isolantes térmicos. Isolantes tŽrmicos Agora você já pode explicar por que os cabos de pa­ nela em geral são de madeira ou plástico: o metal conduz melhor o calor se comparado à madeira ou ao plástico. Isso faz com que a temperatura do metal se eleve mais rapidamente. Por isso, usar panelas com cabo de madei­ ra ou de plástico para cozinhar evita que a pessoa se quei­ me. Veja a figura 8.30. 8.30 Observe que a panela é feita de metal, um material que se aquece rapidamente. Já o cabo é feito de plástico ou madeira e pode ser tocado com segurança porque demora mais para se aquecer. 212 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias 212 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

Como você acaba de ver, há materiais, como os metais, que são bons con­ Orientações didáticas dutores de calor e outros que não conduzem bem o calor, como a madeira, a lã, os plásticos, as borrachas, o vidro, o ar, o papel e o gelo. A lã e outros tecidos são Sugerimos que explique aos ideais para o inverno, pois dificultam a transferência do calor do nosso corpo para estudantes que não são apenas o ambiente e assim ajudam a nos manter aquecidos no frio. Veja a figura 8.31. as roupas ou certos tipos de materiais que podem funcionar Os materiais que conduzem mal o calor são chamados isolantes térmicos ou como isolante térmico. Pergun- maus condutores térmicos. O ar é um exemplo de isolante térmico. No frio, algumas te se conseguem citar algum aves eriçam suas penas, o que as ajuda a reter uma camada maior de ar próximo à outro isolante térmico que não pele, diminuindo a perda de calor para o ambiente. Veja a figura 8.32. seja uma roupa. Deixe que ex- ponham suas ideias. Wollertz/Shutterstock Fabio Colombini/Acervo do fotógrafo Em seguida, explique que mui- tos mamíferos possuem uma 8.31 Criança vestindo roupa de lã típica peruana. 8.32 Papagaio-de-peito-roxo (Amazona vinacea; Na tela pelagem que protege seu corpo cerca de 35 cm de comprimento). contra a perda de calor para o Entenda as três formas ambiente. Se julgar interessan- Entre os pelos dos mamíferos também pode ficar aprisionada uma camada de ar de propagação de calor: te, é possível retomar com os que funciona como isolante térmico. Além disso, esses animais apresentam um acú­ condução, convecção estudantes algumas caracterís- mulo de gordura sob a pele que ajuda a diminuir a perda de energia térmica do corpo, e radiação ticas dos principais grupos de agindo como isolante. http://g1.globo.com/ animais e suas adaptações ao pernambuco/videos/v/ ambiente. O urso-polar, por exem- entenda-as-tres- plo, apresenta uma camada es- formas-de-propagacao- pessa de gordura que ajuda em de-calor-conducao- seu isolamento térmico e per- conveccao-e- mite que sobreviva em baixas radiacao/2888024 temperaturas. Vídeo que explica o que são condução, Para aprofundar o estudo so- convecção e radiação e bre a relação entre diferentes como a garrafa térmica materiais e a variação de tem- evita essas três formas peratura, utilize o texto da seção de propagação de calor. Conexões: Ciência no dia a dia e Acesso em: 8 fev. 2019. solicite a um dos estudantes que faça uma leitura em voz alta pa- Conexões: Ciência no dia a dia ra a turma. Após a leitura, con- verse com eles sobre o tema e Variações de temperatura podem fazer o vidro quebrar deixe que exponham suas vivên- cias, comentando se já lhes ocor- Por que uma garrafa de água (ou de outro líquido que contenha água, como um refrigerante) completamente reu algo parecido. cheia e tampada pode estourar no congelador? Para aprofundar o assun- No início, o volume da água começa a diminuir à medida que ela perde calor e a temperatura diminui. Mas, to, compartilhe com os es- quando sua temperatura chega a 4°C, a água começa a aumentar o volume e continua aumentando enquanto tudantes o audiovisual congela. Então, como a garrafa não dilata (ela se contrai um pouco), a água pode arrebentá­la. disponível no Material Digital do Professor. E tome cuidado: um copo de vidro comum pode rachar quando recebe água muito quente. Isso acontece porque a superfície interna do copo se aquece e se dilata antes da superfície externa. Os utensílios que vão ao forno, como o refratário, por exemplo, são de um tipo de vidro especial, que se dilata pouco com o aumento da temperatura. O calor e suas aplicações • CAPÍTULO 8 213 213CAPÍTULO 8 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas 7 Garrafa térmica, Mundo virtual Para iniciar a abordagem do coletor solar e geladeira Cem anos de garrafa conteúdo, sugerimos que per- térmica gunte aos estudantes se eles Você certamente já teve a curiosidade de saber como alguma coisa funciona. www.dw.com/pt-br/ gostam de saber como as coi- Então chegou a hora de se valer de seus conhecimentos sobre o calor para entender cem-anos-de-garrafa- sas funcionam. o funcionamento de alguns objetos. Mas veja antes o que dois cientistas comentaram termica/a-983551 a respeito da curiosidade e do conhecimento. A reportagem conta como Em seguida, pergunte se sa- a garrafa térmica bem como uma garrafa térmica O físico inglês Isaac Newton (1642­1727) disse uma vez que ele se sentia como funciona e como foi mantém a água, o café ou o chá um garoto brincando na praia e se divertindo de vez em quando ao encontrar uma inventada. ainda quentes por um bom tem- pedra arredondada ou uma concha mais bonita que as comuns, enquanto o grande Acesso em: 8 fev. 2019. po depois de colocados nela. oceano da verdade repousava desconhecido perante ele. Outro físico, o alemão Albert Deixe que eles exponham seus Einstein (1879­1955), dizia que a curiosidade é mais importante do que o conheci­ pensamentos e apontamentos. mento. Após isso, solicite que façam a leitura do tópico sobre a garra- Garrafa térmica fa térmica. Em seguida, pergun- te quais foram as dúvidas que As garrafas térmicas permitem conservar a temperatura de bebidas, tanto frias surgiram e tente esclarecê-las. como quentes, por um bom tempo. Como elas funcionam? Essas garrafas contêm uma ampola de vidro de paredes duplas e espelhadas. Entre essas paredes há vácuo (na Solicite aos estudantes que realidade, ar rarefeito, isto é, com poucas partículas de ar). A garrafa é vedada por uma observem a figura 8.33, que tampa de plástico com espuma plástica ou cortiça, materiais que também são usados representa o esquema de uma para apoiar a garrafa na parte de baixo e nos lados internos do recipiente de plástico. garrafa térmica, identificando Veja a figura 8.33. os elementos e comentando sobre a função de cada um na paredes de vidro tampa com manutenção da temperatura. espelhadas espuma plástica ou cortiça Mundo virtual Marcus Penna/Arquivo da editora Veja com mais detalhe co- mo é o funcionamento de uma garrafa térmica em: <http://educacaoedifusao. iqm.unicamp.br/-/como-fun ciona-a-garrafa-termica>. Acesso em: 12 fev. 2019. Fonte: elaborado com base em REX, A. F.; WOLFSON, R. Essential college physics. Boston: Addison-Wesley, 2010. p. 299. ar rarefeito cortiça ou 8.33 Esquema de garrafa espuma térmica representada em plástica corte. (Elementos representados em tamanhos não proporcionais entre si. Cores fantasia.) Os materiais como o vidro, o plástico e a cortiça são bons isolantes térmicos e dificultam a transmissão de calor por condução. O vácuo entre as paredes impede a transmissão por convecção e por condução. As paredes espelhadas ajudam a refletir os raios infravermelhos que se propagam no vácuo, dificultando a transmissão de calor por irradiação tanto de dentro para fora da garrafa quanto no sentido inverso. 214 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias 214 MANUAL DO PROFESSOR Ð UNIDADE 3

Chico Ferreira/Pulsar Imagens Coletor solar Orientações didáticas Os coletores solares são grandes painéis que captam as radiações do Sol e as Sugerimos que, para iniciar utilizam para aquecer água. A figura 8.34 mostra um coletor solar usado para aquecer a abordagem desta página, pe- água nas residências. ça aos estudantes que analisem a figura 8.34. Verifique se eles 8.34 Coletor solar em já viram em alguma localidade Santarém (PA), 2017. da região onde moram coleto- res solares. Mesmo que não reservatório térmico tenham visto, pergunte se sa- bem qual é a função desses coletor solar equipamentos. Deixe que expo- nham seus apontamentos. A radiação solar passa por uma camada de vidro transparente e aquece uma Na unidade 1, vimos como superfície metálica que é pintada de preto para facilitar a absorção da radiação. o efeito estufa garante Em seguida, explique que es- que a Terra mantenha sua ses equipamentos utilizam a luz A camada de vidro provoca um efeito estufa, já que permite a passagem de luz e temperatura estável, solar para aquecer água. O uso bloqueia a saída de parte da radiação infravermelha. assegurando uma das desses equipamentos promove condições necessárias economia de energia elétrica e Parte do calor é transferida para tubos por onde circula a água. A água fria, então, para a vida tal como a não gera poluentes. Discuta com é aquecida, e vai para um reservatório térmico (boiler) para ser armazenada e depois conhecemos. Sabemos os estudantes a importância da distribuída para a casa ou outras instalações. Veja a figura 8.35. ainda que diversas ações adoção de medidas como essa humanas contribuem para mitigar impactos ambien- Apesar dos custos de instalação e manutenção do equipamento, ele é vantajoso para o aumento do tais. Além do desenvolvimento porque economiza energia elétrica, não polui o ambiente e não contribui para o aqueci­ efeito estufa, com da habilidade EF07CI03 , este mento global, já que seu funcionamento não depende da queima de combustíveis fósseis. consequências sérias momento pode propiciar o traba- para o ambiente. Veremos lho com competência específica mais acerca dos impactos relacionada à compreensão de das atividades humanas conceitos fundamentais das sobre o clima no 8o ano. Ciências da Natureza de modo a sentir segurança no debate de questões científicas, tecnológi- cas e socioambientais (CECN 2). alimentação caixa-d’água alimentação dos de água fria coletores solares reservatório térmico (boiler) coletores solares retorno de água quente dos coletores solares Marcus Penna/Arquivo da editora 8.35 Esquema de encanamento de uma casa visto em transparência e coletor solar. Parte da água disponível na caixa-d’água é utilizada fresca, por exemplo, na área de serviço. A água aquecida que vem do reservatório térmico pode ser utilizada, por exemplo, no chuveiro. (Elementos representados em tamanhos não proporcionais entre si. Cores fantasia.) O calor e suas aplicações • CAPÍTULO 8 215 215CAPÍTULO 8 – MANUAL DO PROFESSOR

Orientações didáticas Geladeira Mundo virtual Pergunte aos estudantes se Você já pensou como foi importante a invenção da geladeira e dos sistemas de Como o pinguim resiste sabem como era feita a con- refrigeração em geral? E você já parou para pensar em como o sistema de refrigeração ao frio? servação de alimentos antes funciona? Pense um pouco antes de continuar a ler os próximos parágrafos. http://chc.org.br/acervo/ do advento da geladeira. Deixe como-o-pinguim-resiste- que exponham seus aponta- A geladeira retira energia térmica dos alimentos e do ar em seu interior e a cede ao-frio mentos e, se julgar pertinente, ao ambiente. Os aparelhos de ar condicionado funcionam de modo semelhante à Texto que explica as explique alguns modos de con- geladeira, retirando a energia térmica do ambiente. adaptações dos pinguins servação de alimentos usados ao frio. antes da invenção da geladei- No interior da geladeira há tubos por onde circula uma substância que se liquefaz Acesso em: 8 fev. 2019. ra, porém sem se aprofundar. e se vaporiza, alternadamente, isto é, fica passando do estado líquido para o estado gasoso, e vice­versa. A vaporização absorve calor do interior da geladeira e a liquefação Após essa breve conversa, cede esse calor para o ambiente. pergunte aos estudantes se sa- bem como é o funcionamento Esse processo ocorre porque atrás da geladeira existe um compressor, que fun­ de uma geladeira e quais são os ciona com energia elétrica, e um conjunto de tubos, chamado condensador. O com­ tipos de conversão de energia pressor faz com que o vapor circule sob pressão pelo condensador. Veja a figura 8.36. envolvidos em seu funciona- mento. Lembre-se de, sempre Marcus Penna/Arquivo da editora evaporador que for possível, associar os con- teúdos abordados no capítulo No condensador o vapor com o cotidiano dos estudantes. perde calor e se liquefaz. 8.36 Esquema de componentes de uma geladeira. (Elementos representados em tamanhos não proporcionais entre si. Cores fantasia.) congelador O líquido se vaporiza ao passar por O compressor Fonte: elaborado com base em um estreitamento no tubo. O vapor bombeia o Instituto de Física da Universidade vapor. de São Paulo. Refrigeradores retira calor do interior do domŽsticos – Geladeira. refrigerador. Disponível em: <www.cepa. if.usp.br/energia/energia1999/ Grupo2B/Refrigeracao/geladeira. htm>. Acesso em: 12 fev. 2019. No condensador, a substância sob alta pressão passa do vapor para o estado lí­ Minha biblioteca quido e troca calor com o ambiente. Em seguida, ela passa por um estreitamento no tubo dentro da parede da geladeira, que provoca a diminuição da pressão e da tempe­ Calor e temperatura. ratura. A substância circula pelo evaporador, onde absorve o calor do interior da gela­ Aníbal Figueiredo e deira, e o líquido se vaporiza novamente. O gás volta, então, para o condensador, re­ Maurício Pietrocola. começando o processo. São Paulo, FTD, 2000. O livro trata de diversos Há ainda a possibilidade de regular a temperatura da geladeira por meio do ter­ temas sobre calor e mostato, uma peça que liga o compressor quando a temperatura aumenta além do temperatura, incluindo o valor estabelecido ou o desliga quando ela atinge esse valor. comportamento da água em relação a temperatura No interior de uma geladeira convencional, existem correntes de convecção fre­ e pressões diferentes. quentes nas quais o ar quente sobe e resfria­se na parte superior, onde está o conge­ lador, cedendo calor ao líquido no interior dos tubos da região do congelador. O ar menos aquecido, por ser mais denso, desce e absorve calor dos alimentos, tornando­ ­se novamente ar quente, que volta a subir, repetindo­se o processo. Então, pensou sobre a importância da geladeira? A invenção da geladeira e dos sis­ temas de refrigeração em geral permitiu armazenar e transportar os alimentos por longos períodos, revolucionando os hábitos de produção, conservação e consumo de alimentos. 216 UNIDADE 3 ¥ Máquinas, calor e novas tecnologias Texto complementar – Ar condicionado Os aparelhos de ar condicionado funcionam da mesma forma que as geladeiras. Nas instalações, o ar a ser resfriado passa através de uma serpentina gelada no interior da qual está o agente refrigerante (gás freon), que o resfria e, por condensação, lhe retira a umidade. A ser- pentina recebe o nome de climatizador. O ar assim tratado é impelido por ventiladores e transmitido por dutos até os ambientes desejados. Existem dois sistemas de instalação de condicionadores de ar: centrais, que possuem seus mecanismos concentrados numa das depen- dências do prédio, e os individuais, que se adaptam a aberturas feitas nas paredes dos aposentos que se deseja resfriar. USP. Ar condicionado. Disponível em: <http://www.cepa.if.usp.br/energia/energia1999/ Grupo2B/Refrigeracao/ar_condicionado.htm>. Acesso em: 12 fev. 2019. 216 MANUAL DO PROFESSOR – UNIDADE 3