EXPERIMENTOS
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EXPERIMENTOS
COLETÂNEA DE EXPERIÊNCIAS QUE AUXILIAM NO TRABALHO PEDAGÓGICO COM OS CONTEÚDOS DA DISCIPLINA DE CIÊNCIAS DO CURRÍCULO PARA REDE PÚBLICA MUNICIPAL DE ENSINO DE CASCAVEL SEMED 2008 1 SECRETARIA MUNICIPAL DE EDUCAÇÃO – MUNICÍPIO DE CASCAVEL-PR LISIAS DE ARAÚJO TOMÉ PREFEITO MUNICIPAL VANDER PIAIA VICE-PREFEITO ELEMAR MULLER SECRETÁRIO MUNICIPAL DE EDUCAÇÃO JULSEMINO SIEBENEICHLER ASSESSOR DE GABINETE SONIA MARLIZE SEVERNINI DIRETORA ADMINISTRATIVA CLAUDIA PAGNONCELLI DIRETORA PEDAGÓGICA 2008 2 Agradecimentos A equipe de sistematização que disponibilizou tempo para pesquisa e abdicou de suas tarefas individuais para pensar na coletividade da Rede Pública Municipal de Ensino. A todos os professores da Rede Pública Municipal de Cascavel que de maneira direta e/ou indireta indicaram os conteúdos a serem pesquisados para subsidiar os trabalhos pedagógicos nas Unidades de Ensino. A toda equipe da Secretaria Municipal de Educação que efetivamente empenhou esforços para a realização desse trabalho. 3 EQUIPE DE SISTEMATIZAÇÃO: Angelita Machado Brizola (org.) (Coordenadora Pedagógica Municipal – SEMED) Ana Paula Koren Arlete de Souza Sehadeck Clair Marilene Barella Gelcy Souza Ranssoni Geisiely de Souza Ronssoni Ivanir Salete de Oliveira Gaspar Joice Aparecida Broetto Raini Landejane Maria Afonso Ferreira Lia Mara Rauber Rosa Ribeiro Wollinger Vinícios Broetto Raini Contribuições: Professora Dra. Dulce Maria Strieder (Unioeste) Grupo de aplicação no laboratório: Coordenadores dos CMEI de Cascavel Colaboradores: Genice Merlo Bissani, João Clóvis Vargas Alves, Fabiana Luiz, Alessandro Raizer Passos, Paulo Mauro Medeiros Elisa Marta G. Pompeu da Silva, Claudinéia de Lemos, Sonia Regina Pagadigorria 4 APRESENTAÇÃO Em 2008 implementou-se em Cascavel o Currículo para a Rede Pública Municipal de ensino, e como parte dessa implementação realizou-se a formação continuada para os professores e a elaboração de materiais para a Educação Infantil, Ensino Fundamental (anos iniciais) e EJA. A idéia de organização deste trabalho partiu da necessidade de se ter uma coletânea de materiais que articule a prática pedagógica com os pressupostos filosóficos, psicológicos e pedagógicos que norteiam o currículo. Ao organizá-lo, optou-se por selecionar atividades que permitam a articulação dos conhecimentos científicos com a prática social inicial dos alunos visando à compreensão do objeto de estudo de cada disciplina e suas relações com o cotidiano. Para isso diversificamos os encaminhamentos metodológicos, a fim de facilitar a incorporação dos conhecimentos científicos, objetivada pelo professor. Por se tratar da primeira elaboração realizada pela Rede Pública Municipal de Ensino de Cascavel, a equipe de pesquisa e sistematização deparou-se com a escassez de materiais na linha da psicologia histórico-cultural e do método materialista históricodialético, sendo necessário se fazer algumas adaptações em alguns momentos. Sabe-se que a pesquisa e o aprofundamento teórico-metodológico não se encerra com este material, porém, espera-se que o mesmo suscite outras idéias e auxilie na efetivação de uma práxis pedagógica coerente com os pressupostos do currículo. Esta coletânea constitui-se de CDs e DVDs que contemplam encaminhamentos teórico-metodológicos nas seguintes disciplinas: Arte, Ciências, Educação Física, Geografia, História, Língua Estrangeira Moderna- Língua Espanhola, Língua PortuguesaAlfabetização e Matemática. 5 INTRODUÇÃO A pedagogia histórico-crítica contempla o trabalho com metodologias variadas e estas fazem parte de um campo muito vasto na disciplina de Ciências. Neste material a equipe de pesquisa e sistematização optou por apenas uma metodologia – a experimentação – a fim de resgatar a importância das contribuições desta para a incorporação dos conteúdos científicos. A metodologia da experimentação está, em geral, associada a diferentes enfoques e tendências que atualmente influenciam a educação formal. O presente material requer do professor um trabalho aprofundado com o conhecimento científico e rigorosidade teórica com os pressupostos do currículo. A experimentação neste enfoque não pode se constituir como única forma metodológica de trabalho com a disciplina de ciências. Não deve também, ser realizado o experimento sem aprofundamento teórico. Nem ser atribuída ao aluno à tarefa de simples manipulação dos materiais sem a mediação do professor. Na etapa da Educação Infantil a criança do maternal, esta passando por um período do desenvolvimento no qual sua atividade principal é marcada pela exploração do ambiente, dos elementos naturais e dos objetos que a circula, assim este período objetalmanipulatório1 carece de metodologias que o auxiliem nesta tarefa. O trabalho com experiências na disciplina de Ciências permite a criança incorporar noções que lhe servirão de base para o trabalho com conceitos nos níveis posteriores de ensino. O pré-escolar não deixa de se utilizar deste recurso, uma vez que a atividade principal de um período não deixa de existir no outro, apenas se torna linhas acessórias do desenvolvimento humano. Isto procede também com os demais períodos da vida do sujeito, pois até mesmo nós, adultos, nos utilizamos além da leitura que é imprescindível, recursos auditivos, visuais, manipuláveis para apoiar nossa aprendizagem. Ao iniciar o trabalho com experimentos é imprescindível que se tenha claro qual conteúdo do currículo será trabalhado, qual objetivo se pretende alcançar e quais os recursos técnicos (materiais) serão utilizados. Pode ser dado ao aluno um tempo para formulação de hipóteses, sendo estas problematizadas e direcionadas para o objetivo almejado. Assim como é importante ter clareza de como será o desenvolvimento do experimento e qual aprofundamento teórico possível se fazer com o mesmo, e também como se dará à avaliação deste (registro). Para auxiliar estruturamos este material com os seguintes tópicos: conteúdos, objetivos, nome do experimento, material a ser utilizado, desenvolvimento, problematização e aprofundamento. Além disso, em alguns experimentos conta com o auxilio de fotos para a visualização da experiência sugerida. 1 Terminologia utilizada por Elkonin, que se utilizou do conceito de atividade principal de Leontievpsicologia russa. Para aprofundamento consultar o texto da periodização do desenvolvimento humano que consta no Currículo para a Rede Pública Municipal de Ensino de Cascavel 6 DESENVOLVIMENTO DOS EXPERIMENTOS Os passos metodológicos a serem utilizados devem proporcionar a compreensão de conceitos pelo aluno a partir da apresentação de um problema a ser resolvido por meio de uma atividade experimental vivenciada, estimulando o levantamento de hipóteses para a solução da problematização formulada pelo professor. A formulação do problema deve se pautar no objetivo a ser alcançado com o experimento e com a aula planejada. A realização da atividade pode ser feita pelo professor e observada pelos alunos. Pode ser feita em grupos, ou individual. Deve ser proposto pelo professor o debate e a expressão individual dos conceitos apreendidos pelos alunos no decorrer do experimento, concluindo com o registro ou desenho da atividade realizada. Desta forma, se a atividade for em grupo, os passos sugeridos para este trabalho são: 1. Apresentação do problema; 2. Distribuição do material; 3. Tempo para a simples manipulação e para a elaboração de hipóteses coletivas visando à solução do problema; 4. Realização do experimento passo a passo. Fazendo neste momento a mediação necessária, a qual deve partir das hipóteses levantadas, relacionando estas com os conteúdos objetivados neste experimento; 5. Relacionar com outros conceitos já trabalhados ou a serem trabalhados; 6. Recolhimento do material; 7. Os alunos devem comentar a conclusão do experimento; 8. Realizar o registro através de desenho e/ou texto, (podendo neste momento utilizar dobraduras, colagens, painéis, etc.) contando como, porquê e o que aprendeu; 9. Fechamento da atividade. O professor poderá discutir com os alunos situações do cotidiano explicadas cientificamente de forma semelhante à vivenciada na atividade prática. A mediação do professor é de fundamental importância no processo de articulação entre as hipóteses da criança e o conhecimento cientifico objetivado com este trabalho. No entanto é importante ressaltar que o professor deve possibilitar aos alunos tempo para pensarem coletivamente na solução do problema para ir introduzindo, através de conversação, a conclusão e o aprofundamento nos conhecimentos abordados. 7 EXPERIMENTOS 1-CONTEÚDO: Ciclo da água: formação da nuvem OBJETIVO: Compreender como ocorre a formação das nuvens como parte do processo do ciclo da água. EXPERIMENTO: Uma nuvem só para você MATERIAL: 1 garrafa de refrigerante de 2 litros transparente e com tampa, água quente e fósforo. DESENVOLVIMENTO: 1-Sopre dentro da garrafa. 2-Coloque dois dedos de água quente dentro da garrafa e tampe-a. 3-Sacuda a garrafa por 30 segundos. Essa sacudida distribuirá as moléculas de água no ar. 4-Acenda 5 fósforos ao mesmo tempo. Deixe-os queimar por alguns segundos e, depois os jogue dentro da garrafa, recolocando a tampa rapidamente. 5-Aperte a garrafa com bastante força durante cerca de 10 segundos. Agora, solte a garrafa e observe-a contra um fundo escuro (pode ser uma porta preta ou algum cartaz escuro pendurado na parede). Repita a operação até que a nuvem comece a se formar. 6-Depois que a sua nuvem já estiver pronta destampe a garrafa e observe a nuvem sair do recipiente. PROBLEMATIZAÇAO: Como se formam as nuvens? Existe água no ar? APROFUNDAMENTO: Por mais que não consigamos ver, as moléculas de água estão em toda parte em forma de vapor. E quando estão soltas na atmosfera essas moléculas tendem a ficarem separadas. Quando você aperta a garrafa, o ar se comprime e esquenta um pouco. Segurando um tempo, ele volta a ficar com uma temperatura próxima à temperatura da água. Ao soltar a garrafa, o ar se expande e, portanto, se resfria. Depois dessa operação de apertar, segurar e soltar, a mistura de ar e vapor fica com uma temperatura menor que a do início. Esse resfriamento facilita a ligação entre as moléculas, formando pequeninas gotas de água – exatamente o que as nuvens são. A fumaça liberada pelo fósforo apagado também auxilia nesse processo. As partículas invisíveis de fumaça servem como núcleo que ajuda as moléculas de água a se ligarem. 8 2-CONTEÚDOS: Germinação; ciclo vital da planta: OBJETIVO: Observar o processo de germinação. Estabelecer paralelo entre a germinação da planta e a vida humana, sua forma de reprodução, diferenças entre as partes do corpo humano e do vegetal. Relacionar o ciclo vital dos vegetais e dos animais, observando o nascimento, crescimento, desenvolvimento, reprodução e morte. EXPERIMENTO: Cabeça de alpiste MATERIAL: Serragem, sementes de alpiste; meia fina e água. DESENVOLVIMENTO: Encher a meia com serragem até formar uma esfera; colocar o alpiste em cima da serragem; regar todos os dias; após a germinação montar o rosto. PROBLEMATIZAÇÃO: O que diferencia os seres vivos dos seres não vivos? Quais são os elementos necessários para ocorrer à germinação? Quanto tempo o alpiste leva para germinar? E para atingir 5 cm? APROFUNDAMENTO: Em Biologia chama-se germinação ao processo inicial do crescimento de uma planta a partir de um corpo em estado de vida latente, que pode ser uma semente ou um esporo. Nesta experiência a serragem mantém as sementes úmidas por maior tempo facilitando a germinação. Quando as condições ambientais são favoráveis, a semente germina: os meristemas apicais começam a crescer e a primeira estrutura a desenvolver-se é a radícula, que se transforma numa raiz, segurando a nova planta ao solo ou a outro suporte onde a planta irá viver. Nessa altura, a planta torna-se independente das reservas nutritivas e alguns botânicos consideram que nesse momento termina a germinação e inicia-se o crescimento da nova planta. As sementes germinam e o alpiste cresce em direção à luz, seguindo o fototropismo positivo formando uma cabeleira vegetal no boneco. 9 3-CONTEÚDOS: Ecossistema – relações de interdependência. Composição do solo; tipos de solo; características e camadas. OBEJTIVOS: Compreender que o solo é composto por camadas. Entender os diversos tipos de solo. Entender as inter-relações ocorridas no ambiente. EXPERIMENTO: Montagem de um terrário. MATERIAL: 1 vidro grande de conserva com tampa ou 2 garrafas pet individuais transparentes, 1 porção de areia, 2 porções de terra, cascalho grosso, carvão, minhoca tatuzinho etc; água para molhar, plantas pequenas, 2 tampas de pet ou pote de margarina. DESENVOLVIMENTO: A montagem simula um ecossistema (meio-ambiente) onde ocorrem fenômenos semelhantes aos de um ambiente natural. Colocam-se pedrinhas e humo dentro de um recipiente de vidro transparente e de boca larga. Plantam-se pequenos vegetais com raiz. Fecha-se o recipiente. Uma hora por semana, abre-se o recipiente para que entre ar. 1- Utilizar uma garrafa pet da qual deve ser cortada ¾ do seu corpo e a outra cerca de ¼ para fazer a tampa. 2- Montar as camadas: primeiro o cascalho, depois areia, carvão, terra. 3- Colocar as tampas de pet ou pote de margarina com água. 4- Plantar as mudas que devem ser preparadas anteriormente. PROBLEMATIZAÇÃO: Do que é formado o solo? Quais suas camadas principais? Como os seres vivos conseguem sobreviver dentro de um ambiente fechado? APROFUNDAMENTO: O terrário apresenta uma parte física, seres vivos (comunidade ou biocenoses), ciclos de nutrientes (ciclo biogeoquímicos) e relações tróficas entre os seres vivos (cadeia alimentar), podendo ser considerado um pequeno ecossistema. Em outras palavras, observar um terrário é um ótimo meio de descobrir não só os componentes bióticos (seres vivos) e abióticos desse ecossistema, como também reconhecer a cadeia alimentar que nele ocorre. As plantas aquáticas, os peixes, e os microorganismos que normalmente não são vistos constituem os componentes bióticos. A luz, e a temperatura 10 da água são fatores abióticos. Usando a luz, as plantas produzem oxigênio e alimento que nutrem os microorganismos, que, por sua vez, servirão de alimento para os peixes. Há milhões de anos, só existiam rochas compactuadas sobre a superfície da Terra. Com o passar do tempo, essas rochas foram se quebrando, dando origem a pequenos fragmentos. O solo é formado por esses fragmentos de rochas, que sofreram transformações e se juntaram a restos de animais e vegetais, até se tornarem terra. A desagregação das rochas acontece muito lentamente e pode ser explicada da seguinte maneira: as rochas que estão expostas na superfície da Terra sofrem constantemente a ação da água das chuvas, dos rios e dos mares, a ação dos ventos e das raízes das plantas e os efeitos das variações da temperatura. Os fragmentos resultantes da desagregação das rochas podem ficar no mesmo local da rocha de origem, ou podem ser levados pelo vento ou pela água para outro local, originando vários tipos de solo. As três camadas da crosta terrestre são: SOLO: Camada em que se desenvolvem os vegetais, muito rica em substâncias nutritivas, necessárias á vida das plantas. SUBSOLO: Camada pobre em substâncias nutritivas, onde podem ser encontradas reservas de minério, como, por exemplo, ferro. ROCHAS: Rochas que deram origem ao solo e ao subsolo. 4-CONTEÚDOS: Pressão atmosférica, gravidade. OBJETIVOS: Compreender a força da pressão atmosférica exercida sobre os corpos. Entender que devido à força da gravidade os corpos são mantidos em inércia. EXPERIMENTO: Desafiando a gravidade. MATERiAL: Pedaço de papel ou carta de baralho, copo com água. DESENVOLVIMENTO: Coloca-se um pedaço de papel na boca de um copo com água. Em seguida vira-se o copo segurando o papel, de tal forma que ele toque toda a borda da boca do copo. Solte o papel cuidadosamente e ele se mantém contendo a água no interior do copo. PROBLEMATIZAÇÃO: A força da pressão atmosférica é capaz de segurar um papel e conter a água em um copo de boca para baixo? APROFUNDAMENTO: A pressão atmosférica exercida sobre o papel é maior que a pressão exercida pelo líquido sobre o papel, ela mantém o papel na posição indicada 11 impedindo a saída de água. A gravidade é a atração que as partículas que compõem o globo terrestre fazem entre si e tudo que está na sua superfície ou próximo a ele (campo gravitacional). Quanto mais perto da terra maior é a gravidade. A gravidade e a força centrífuga atuam conjuntamente, “disputando” a força de atração e repulsão dos corpos. Assim, nos pólos a força centrífuga é menor, e na linha do equador é maior. 5-CONTEÚDOS: Sol: fonte de luz e calor OBJETIVO: Reconhecer o sol como fonte de luz e calor e sua importância para a vida no planeta Terra. EXPERIMENTO: Aquecedor solar. MATERIAL: 1 Copo com água (que caiba dentro da caixa), papel alumínio (suficiente para revestir a caixa), 1 caixa de sapato grande, (pode ser pintada de preto por fora), 1 tesoura, filme plástico (de cozinha - suficiente para cobrir a caixa), fita adesiva. DESENVOLVIMENTO: 1- Desenhe um retângulo na tampa da caixa, deixando uma borda de 3cm laterais; 2- Recorte-o. 3-Revista o interior da caixa com o papel alumínio e prenda com fita adesiva. 4- Deixar a caixa em local ensolarado e colocar o copo de água dentro dela. Cubra a parte recortada da tampa da caixa com o filme plástico, prenda com a fita adesiva, de forma a não permitir a entrada de ar. 5- Após algum tempo (dependendo do calor solar), em aproximadamente 1 hora a água ficará quente. Dias de inverno deixar por mais tempo exposto ao sol. Faça um teste com os dedos! PROBLEMATIZAÇÃO: O calor do sol pode esquentar a água? O papel alumínio retém ou repele o calor? APROFUNDAMENTO: Os raios de calor propagam-se do sol para a terra. As correntes de vento que se formam na atmosfera transmitem calor através do movimento do ar. “O sol é a maior fonte de energia da Terra. Sem ele, não haveria vida entre nós. A luz solar captada pelas plantas transforma-se em energia química, que alimenta todos os seres vivos, direta ou indiretamente. A luz e o calor do sol também servem como matérias- 12 primas para a geração de energia elétrica. Colocam-se grandes espelhos nos telhados de casas e edifícios, que refletem a luz do sol e aquecem a água até ela evaporar. O vapor movimenta pequenas turbinas que geram energia elétrica.” (Coleção: De olho no mundo, pg. 33). Esse experimento absorve e armazena esse calor. A energia do sol, em forma de calor nos mantém vivos. Nosso corpo não funcionaria sem ela. O sol e os alimentos que ingerimos nos fornecem quase todo o calor que precisamos para viver. 6-CONTEÚDOS: Animais vetores de doenças; prevenção de doenças. OBJETIVOS: Possibilitar a observação e identificação do mosquito transmissor da dengue; compreender a importância de atitudes para a prevenção de doenças. Verificar se no ambiente local há ou não proliferação deste mosquito. EXPERIMENTO: Armadilha para o mosquito da dengue MATERIAL: 1 garrafa pet, 1 pedaço pequeno de mini-tule (ou outro tecido em forma de telinha), fita adesiva, água, arroz, 1 pedaço de lixa. DESENVOLVIMENTO: Cortar a garrafa pet um pouco acima do meio, lixar por dentro à parte de cima até ficar áspera. Utilizar o lacre para prender o pedaço de mini-tule ao gargalho, virar com o bico para baixo e colocar dentro da outra metade que deve estar com alguns grãos de arroz, vedar as duas partes da garrafa com a fita adesiva, preencher com água até um pouco acima da metade e deixar na sombra. 13 PROBLEMATIZAÇÃO: Quais as conseqüências da falta de atitude para a prevenção da dengue? O que é dengue? É importante identificar o mosquito transmissor? APROFUNDAMENTO: A dengue é uma doença que tem como hospedeiro vertebrado, o homem e outros primatas. Mas somente o homem apresenta manifestação clínica da infecção e período de viremia - presença do vírus vivo no sangue - de aproximadamente sete dias. Nos demais primatas, a viremia é baixa e de curta duração. A transmissão se faz pela picada do mosquito fêmea do Aedes aegypti. Após um repasto de sangue infectado, o mosquito está apto a transmitir o vírus, depois de 8 a 12 dias de incubação extrínseca. O período de incubação é de três a quinze dias após a picada. 7-CONTEÚDOS: Órgãos dos sentidos; tato. Sistema nervoso (sensação – percepção – coordenação viso-motora). OBJETIVOS: Identificar diferentes texturas. Perceber que organizamos nossa vida e realizamos tarefas com o corpo porque utilizamos os órgãos dos sentidos e a nossa percepção. EXPERIMENTO 1: Tempo de ação EXPERIMENTO 2: Ordenando lixas MATERIAL 1: Régua (pode ser utilizada a régua comum de 30 cm, mas o melhor é uma de 50 cm). MATERIAL 2: 4 pedaços de papelão de aproximadamente 6 cm x 6 cm; 4 lixas de números: 50, 80, 100 e 120; cola; uma tesoura e um lenço para vedar os olhos. DESENVOLVIMENTO 1: Um colega de classe segura a régua, na vertical, segurando-a entre o indicador e o polegar. Outro colega, com o indicador e o polegar envolve a régua em um ponto sem tocá-la. Pode ser feito com as duas mãos ao invés dos dedos. Em um instante arbitrário, sem aviso prévio, o primeiro colega solta a régua e o segundo deve segurá-la o mais rapidamente possível; DESENVOLVIMENTO 2: Corte as lixas do mesmo tamanho dos pedaços de papelão. Cole as lixas nos pedaços de papelão. Espalhe as lixas sobre a mesa, viradas para baixo. Vende os olhos da criança e peça para a mesma passar as mãos sobre as lixas e ordenálas. 14 PROBLEMATIZAÇÃO: Como posso descobrir, utilizando apenas uma régua, o meu tempo de ação e percepção do movimento de objetos? Sou lento ou demorado (em comparação a outras pessoas) para reagir a um fenômeno? Através do tato posso saber qual das lixas é a mais áspera? APROFUNDAMENTO: Nós temos 5 sentidos: visão, audição, tato, paladar e olfato. O controle viso-motor inicia nos primeiros anos de vida da criança, logo após o desenvolvimento pleno da visão que se dá aproximadamente após 1 ano de idade. Neste experimento ao desconsiderarmos o atrito com o ar, temos um movimento de queda livre da régua, partindo do repouso. O ato de acompanhar com os olhos este movimento e reagir segurando a régua com as mãos se dá de forma diferente entre indivíduos devido a todo histórico de estimulações que tenha recebido ao longo da vida. Segundo Elkonin, quanto mais estímulos à criança receber mais desenvolvido serão estes sentidos possibilitando uma melhor percepção e coordenação viso-motora. O experimento 2 pode ser realizado utilizando-se espumas, tecidos, plásticos, frutas, objetos, folhas, etc. o que vai possibilitar uma melhor aprendizagem da criança com relação a superfícies lisas, rugosas, esponjosas, moles, duras, frias, quentes, etc. 8-CONTEÚDOS: Existência do ar; combustão do gás oxigênio; pressão atmosférica. OBJETIVOS: Presenciar a combustão do gás oxigênio. Perceber a mudança de pressão visualizada através da absorção da água. Perceber a existência do ar. EXPERIMENTO: Ar, pressão e suas variações. MATERIAL: 1 Prato com água (pode-se colorir a água com papel crepom ou tinta), 1 copo grande, transparente, 1 moeda, 1 vela pequena e fósforos. DESENVOLVIMENTO: Colocar água no prato suficiente para cobrir a moeda. Colocar a vela pequena dentro do prato com água ao lado da moeda; acender a vela e colocar o copo sobre a mesma, deixando a moeda fora do copo. PROBLEMATIZAÇÃO: É possível retirar a moeda do prato utilizando apenas as mãos sem molhar os dedos e sem mover o prato? Por que isso ocorre? 15 APROFUNDAMENTO: A moeda é retirada do prato pela força da pressão atmosférica. A pressão atmosférica é a força produzida pelo peso do ar que está acima. Atmosfera é um corpo de gás que cerca qualquer planeta ou estrela, e que exerce pressão sobre este. A atmosfera terrestre é uma camada de ar que possui cerca de 700 km de espessura. Até uma altura de 25 km, os componentes dessa camada podem ser classificados em dois grupos. O primeiro grupo, chamado ar seco, é constituído de nitrogênio, oxigênio e uma minúscula quantidade de hidrogênio e gases nobres (hélio, neônio, argônio, xenônio e criptônio). O segundo grupo de componentes do ar é composto por variados gases: vapor d'água, dióxido de carbono e outros gases de procedência industrial. Variam também as quantidades de líquidos, como as gotas de água e sólidos, como cristais de gelo que, em conjunto, constituem as nuvens. Também podem haver partículas sólidas procedentes das combustões produtoras de fumaças, areia trazida dos desertos pelo vento e pequenos cristais desprendidos do mar. A atmosfera é dividida em algumas regiões esféricas com base na maneira pela qual a temperatura varia com a altitude. A camada mais baixa é a troposfera, a seguir vem a estratosfera, a mesosfera e a termosfera. Além de fornecer ar, a atmosfera terrestre age como barreira contra a radiação iônica e como receptor do calor solar. A pressão do ar diminui à medida que se sobe às camadas superiores da atmosfera e vai caindo seu conteúdo de oxigênio, cuja densidade é maior que a do nitrogênio. A troposfera contém o ar que respiramos e é onde se produz a chuva e a neve. A estratosfera fica a cerca de 50 km de altura e é nela que se encontra a camada de ozônio. A mesosfera contém uma camada de pó procedente da destruição de meteoritos. A Termosfera é a zona onde se destrói a maioria dos meteoritos que entram na atmosfera terrestre. A exosfera é onde se produzem as belíssimas auroras boreais. A temperatura varia irregularmente entre as camadas da atmosfera e a pressão diminui de maneira contínua com o aumento da altitude. 9-CONTEÚDOS: Atmosfera: expansão dos gases; trocas de calor. OBJETIVOS: Observar a expulsão do ar da garrafa em função do processo de expansão do ar gerado pelo aquecimento, envolvendo processos de troca de calor. Perceber o corpo humano como uma fonte de calor. EXPERIMENTO: Expansão dos gases pelo calor MATERIAL: Garrafa vazia de vidro, parte externa de uma caixa de fósforos pequena e chapa de raios-X DESENVOLVIMENTO: Molhar o gargalo da garrafa; colocar sobre o gargalo o raio-X e a parte externa da caixinha; segurar a garrafa com ambas as mãos. PROBLEMATIZAÇÃO: É possível mover a caixinha do gargalho sem tocá-la? O que acontece com a tampa do bule quando a água ferve? APROFUNDAMENTO: Ao aquecer a garrafa com o calor das mãos, o ar de dentro da garrafa aquece e se desloca movendo o raio-X e a caixinha. As características físicas mais importantes quando se trata do comportamento de gases, são a compressibilidade e a expansibilidade. Ou seja, a capacidade do gás de sofrer grandes variações de volume 16 quando sujeito a diferentes situações de pressão. As variáveis de estado do gás consistem nos valores de seu volume, pressão e temperatura. O estado normal de um gás é caracterizado pela temperatura de 273 Kelvin e pressão de 1 atmosfera e por isso são chamadas de temperatura normal e pressão normal. As transformações gasosas ocorrem quando, pelo menos, duas das variáveis do gás se modificam. Quando o volume do gás permanece constante, diz-se que a transformação é isocórica; quando a pressão permanece constante, a transformação é isobárica e quando a temperatura permanece constante, a transformação do gás é isotérmica. Nos cilindros dos motores de algumas motos, o calor do combustível ardente causa mais de quarenta violentas expansões do gás a cada segundo. A força motora desenvolvida é bastante para acelerar a moto, fazendo-a atingir com rapidez os 50 m/s. Os motores a explosão funcionam na base da brusca expansão dos gases. Válvulas adequadas controlam a entrada do ar e do combustível dentro do cilindro, no momento oportuno (admissão). Essa mistura é comprimida pelo pistão (compressão). Ao final da compressão, a vela permite saltar uma faísca elétrica que deflagra a combustão interna. Os gases superaquecidos expandem-se e empurram o pistão (explosão). Ao retornar, o pistão expele os gases queimados via válvula de escape (expulsão). Da mesma forma também posso utilizar a expansão dos gases para desamassar bolinhas de pingue-pongue basta colocá-las dentro de água bem quente. 10-CONTEÚDO: Corpo humano – sistema respiratório. OBJETIVO: Conhecer como ocorre o processo respiratório para compreender as trocas gasosas do corpo com o ambiente. EXPERIMENTO: Simulando a respiração. MATERIAL: 2 balões pequenos, 1 rolha, 1 chave de fenda fina, 1 corpo de caneta esferográfica, 1 garrafa de plástico transparente (de refrigerante 330 ou 500 ml), cola branca, barbante e fita adesiva. DESENVOLVIMENTO: Fure a rolha com a chave de fenda (ou com outro objeto qualquer). O furo deverá ser largo o suficiente para permitir a passagem do corpo da caneta esferográfica, mas sem folga. Use a cola para vedar as extremidades entre a rolha e a caneta. Se o tubo tiver um furinho, tape-o com uma gota de cola, ou deixe-o dentro da rolha. Amarre um balão, pela boca, a uma das extremidades do tubo. Dê várias voltas no barbante antes de dar o nó, para que o balão fique preso e não deixe o ar escapar. Corte o fundo da garrafa plástica e descarte-o. Encaixe a rolha na boca da garrafa, com o balão por dentro da garrafa. Dê um nó no “pescoço” do segundo balão e corte-o ao meio. Adapte o balão ao fundo cortado da garrafa. Amarre com barbante e passe fita adesiva para que o seu “aparelho” fique bem selado. Quando tudo estiver pronto: 1-Puxe a borracha do balão para baixo, devagar. O que acontece com o balão que se encontrava no interior da garrafa? 2- Deixe a borracha voltar ao normal. O que se percebeu? 3- Puxe a borracha e deixe que ela volte ao normal várias vezes. Coloque uma fita de papel perto da abertura da caneta. O que aconteceu com o papel? Ele fica parado ou se movimenta? 4- Qual momento da respiração cada movimento representa? Qual é a direção do 17 movimento do ar pela abertura da caneta em cada um dos momentos? 5- Qual parte corresponde: aos seus pulmões? (o modelo só tem um); Às suas narinas? (o modelo tem só uma); a traquéia e aos brônquios? (no modelo estão juntos); ao diafragma? PROBLEMATIZAÇÃO: O que é respiração? O que o corpo humano recebe através da respiração? E o que o corpo libera para o ar? Quais seres vivos utilizam o gás que liberamos para o ar? APROFUNDAMENTO: O Sistema Respiratório é formado por um conjunto de órgãos que têm a função de absorver o oxigênio (O²) do ambiente e fornecê-lo ao organismo. O organismo, por sua vez, produz o gás carbônico (CO²) e fornece-o ao meio ambiente. Para que isto ocorra, é necessário o movimento de inspiração e expiração que ocorre por meio dos órgãos do sistema respiratório – vias aéreas e pulmões. 11-CONTEÚDO: Quente e frio OBJETIVO: Transformar em sólido, ou congelar um líquido. Observar o ponto de congelamento. Verificar como o sal muda o ponto de congelamento. EXPERIMENTO: Criando sólidos MATERIAL: Congelador, uma forma de gelo, 2 colheres de sopa de sal, 2 guardanapos de papel, jarra de água, dois clipes coloridos. DESENVOLVIMENTO: Abra o clipe (nº. 3 ) em forma de L com a parte maior para baixo formando uma base. Ponha-os na forma de gelo e cubra-os com água. Congele-a para fazer cubos de gelo. Estenda dois guardanapos de papel sobre a mesa. Coloque um cubo de gelo em cada um. Espalhe sal em um deles. PROBLEMATIZAÇÃO: Por que o mar não se congela, mesmo que esteja muito frio? APROFUNDAMENTO: O cubo com sal derrete mais depressa, o papel fica ensopado e o clipe aparece. O outro cubo derrete mais devagar. Isto ocorre porque com o ponto de congelamento mais baixo, o cubo com sal, não fica frio o suficiente para se manter congelado. O sal abaixa o ponto de congelamento da água. O que é quente e frio? O fogo e os dias de verão são quentes, o gelo e as noites de inverno são frios. O quente e o frio são produzidos pela mesma coisa: calor. Objetos frios contêm menos calor que os quentes. Seu corpo é quente porque possui muito calor. Se você mergulhar num lago frio, perderá parte desse calor. O calor nos mantém vivos. Nosso Corpo não funciona sem ele. Precisamos do calor para cozinhar e aquecer a casa. O sol e os alimentos que ingerimos nos fornecem quase todo o calor de que precisamos para viver. A composição das águas do mar é explicada por diversas teorias, dentre elas a mais aceita é a de Edmond Halley, segundo ele com o passar do tempo o sódio foi sugado do fundo do oceano quando os oceanos se formaram. A presença dos outros elementos dominantes como cloreto, resultaram do escape de gases do interior da terra (na forma de ácido clorídrico), por vulcões e fontes de águas termais. O sódio e o cloreto então se 18 combinaram para formar o constituinte mais abundante da água do mar, o cloreto de sódio. No Mar Morto, por exemplo, a quantidade de sal por ml dez vezes mais do que em outros oceanos, por isso não é possível haver vida lá, mas por outro lado tem suas vantagens somente com essa densidade uma pessoa pode andar sobre suas águas ou pelo menos flutuar com maior facilidade. 12-CONTEÚDO: Vegetais; germinação. OBJETIVO: Compreender as relações de interdependência entre os sistemas biótico e abiótico através da germinação. EXPERIMENTO: Brincando com feijões MATERIAL: 3 ou 4 sementes de feijão, algodão, 3 ou 4 tampas de plástico (pode ser de refrigerante), 1 colher de sopa de vinagre misturada com, 250 ml de água, 1 colher de sopa rasa de sal misturada com 2 colheres de água. DESENVOLVIMENTO: 1-Coloque um pedaço de algodão em cada tampa. Sobre ele ponha um grão de feijão e o cubra com outro pedaço de algodão, que não deve ser muito espesso. 2-Na primeira tampa adicione um pouco de água, na segunda, um pouco de água salgada, na terceira um pouco de água com vinagre. A seguir, ponha as tampas perto da janela, para que apanhe luz do sol. – 3-Regue, diariamente as sementes: a primeira só com água, a segunda com água salgada e a terceira com água misturada com vinagre. 4-É importante que você não se confunda na hora de regar. Então, identifique o material que contém em cada tampa com pequenas etiquetas - 5- Acompanhe o crescimento das sementes, sempre anotando as modificações. PROBLEMATIZAÇÃO: Os vegetais conseguem germinar e se desenvolver na presença de diferentes substâncias? Quais são as condições ideais para a germinação? APROFUNDAMENTO: Os feijões cultivados na água salgada ou com vinagre não crescem, mesmo após vários dias. Isso acontece porque os ambientes onde eles foram colocados – e que vamos chamar de “ambientes extremos” – não são os ideais para o bom desenvolvimento dos grãos, ou seja, são agressivos a eles, por serem muito ácidos 19 ou salgados. No Mar Morto, por exemplo, não há presença de seres vivos devido ao alto nível de salinidade, as pessoas podem até flutuar sobre ele. 13-CONTEÚDOS: Água: densidade da água). características e propriedades (solvente universal; OBJETIVOS: Entender como a matéria flutua no líquido, conhecendo a força da água que pode levantar grandes pesos e identificar substâncias que se dissolvem na água. EXPERIMENTO: Ovo mágico MATERIAIS: 3 copos transparente, 3 ovos, sal e água DESENVOLVIMENTO: Colocar água nos 3 copos e numerá-los, depois colocar no primeiro copo um ovo, no segundo acrescenta um pouco de sal mais um ovo e no terceiro coloca-se bastante sal mais o ovo. Observar o resultado de cada um. PROBLEMATIZAÇÃO: Por que um navio flutua na água em vez de afundar? O que é densidade? Por que os icebergs flutuam na água? APROFUNDAMENTO: Este experimento mostra que o ovo afunda no copo com água doce porque ela contém poucos sais minerais. Já a água salgada é mais densa que a água doce e o empuxo sobre o ovo é maior neste caso. Por isso o empuxo equilibra o peso e o ovo flutua. Isso só ocorre porque a água apresenta determinadas características: apresenta praticamente a mesma massa desde que o Planeta se formou; é purificada pela evaporação e também pela penetração no solo, até os lençóis freáticos. A água potável é cristalina, inodora, incolor e insípida. É considerada solvente universal, propiciando a formação de misturas com outras substâncias. Pode transportar substâncias e outros corpos. Quando em repouso, apresenta sua superfície plana e horizontal. Apresenta uma tensão superficial, isto é, capacidade de manter juntas as moléculas de sua superfície. Uma torneira que goteja demonstra como a água se apega a si mesma. À medida que a água cai em gotas, cada gota fica um instante pendurada na torneira, estende-se, solta-se, e a seguir forma instantaneamente uma pequena bola. As moléculas da superfície da água mantêm-se tão coesamente ligadas entre si que a água pode sustentar objetos mais pesados que ela. A água salgada apresenta maior densidade do que água doce. A água e o gelo, apesar de serem feitos de H2O, possuem densidades diferentes. É exatamente por isto que o gelo flutua sobre a água. Quando você coloca um cubo de gelo dentro de um copo com água, ele bóia porque a densidade da água congelada é menor que a densidade da água em estado líquido. Com isso, nota-se que a densidade da água diminui à medida que a temperatura diminui. Assim, a 0°C sua densidade estará menor que a 4°C. Este é um comportamento excepcional na natureza. Todas as outras substâncias tendem a aumentar a densidade à medida que a temperatura diminui. A água, no entanto, contraria esta regra por causa do arranjo único entre as suas moléculas. 20 14-CONTEÚDO: Orientação OBJETIVOS: Saber que alguns materiais possuem propriedades magnéticas. Reconhecer algumas propriedades dos imãs e conhecer a existência do magnetismo terrestre. Relacionar o funcionamento da bússola com o magnetismo terrestre. EXPERIMENTO: Construindo uma bússola MATERIAL: Imã, uma agulha de costura, uma rolha de cortiça cortada em fatias de 1 cm, um prato fundo com água e fita adesiva. DESENVOLVIMENTO: 1-Esfregue o imã sobre a agulha, várias vezes, sempre no mesmo sentido. 2-Use fita adesiva para colar a agulha sobre uma fatia da rolha de cortiça. 3Coloque a cortiça com a agulha em um prato com água. 4-Observe o que acontece. 5Mude o prato de lugar e observe novamente o que acontece. PROBLEMATIZAÇÃO: É possível orientar-se com uma bússola feita por você? Qual a relação entre a bússola e o magnetismo terrestre? APROFUNDAMENTO: A bússola é um aparelho muito simples constituído de uma agulha imantada que aponta a direção norte-sul. É usada para orientação, localizando o norte, sul, leste e oeste da terra. A agulha da bússola funciona como um imã: atrai coisas que tem força magnética ao mesmo tempo em que é atraída por elas. Se a agulha aponta sempre o norte e o sul é porque é atraída por uma força magnética. Essa força magnética só pode ser da terra. A terra é um imã e é por isso que você pode orientar-se com a bússola seguindo para onde desejar. À medida que a terra gira produz-se correntes elétricas que vão reforçar as já existentes no seu núcleo. Portanto, a terra funciona como um imã com as respectivas linhas de força. A localização dos pólos não é estática, chegando a oscilar vários quilômetros por ano. Os dois pólos oscilam independentemente um do outro e não estão em posição diretamente opostas no globo. Atualmente o pólo sul magnético dista mais do pólo sul geográfico que o pólo norte magnético do pólo norte geográfico. O campo magnético terrestre é semelhante ao de um ímã de barra, mas essa semelhança é superficial. O campo magnético de um ímã de barra, ou qualquer outro tipo de ímã permanente, é criado pelo movimento coordenado de elétrons (partículas negativamente carregadas) dentro dos átomos de ferro. O núcleo da Terra, no entanto, é mais quente que 1.043 K, a temperatura de Curie em que a orientação dos orbitais do elétron dentro do ferro se torna aleatória. Tal randomização tende a fazer a substância perder o seu campo magnético. Portanto, o campo magnético da Terra não é causado por depósitos magnetizados de ferro, mas em grande parte por correntes elétricas do núcleo externo líquido. Outra característica que distingue a Terra magneticamente de um ímã em barra é sua magnetosfera. Correntes elétricas induzidas na ionosfera também geram 21 campos magnéticos. Tal campo é sempre gerado perto de onde a atmosfera é mais próxima do Sol, criando alterações diárias que podem defletir campos magnéticos superficiais de até um grau. 15-CONTEÚDO: Microorganismos - fungos. OBJETIVOS: Compreender e identificar como a matéria se decompõe. Reconhecer vários tipos de vida existentes. Reconhecer fenômenos que ocorrem no ambiente, causados pela existência de microorganismos vivos. EXPERIMENTO: Cultivando fungos MATERIAL: Caixa de madeira com dimensões de uma caixa de sapato, terra úmida, quantidade que cubra o fundo da caixa, pedaços de frutas (laranja, mamão, goiaba, etc), pedaços de pão e lupa. DESENVOLVIMENTO: 1-Coloque a terra na caixa de madeira. 2- Coloque os pedaços de frutas e de pão sobre a terra. 3- Mantenha a terra sempre úmida. 4 – Observar por alguns dias. Utilize uma lupa nos primeiros dias de observação. Direcionar a atenção das crianças para a presença de microorganismos decompositores. PROBLEMATIZAÇÃO: Como se explica o surgimento de manchas nos alimentos? O que aconteceu com os pedaços de fruta e de pão? Quais as características das manchas que surgiram? APROFUNDAMENTO: Os fungos ocupam dois nichos ecológicos: o de decompositores ou saprófitas e o de parasitas. A única diferença entre decompositores e fungos parasitas é que este último desenvolve-se em organismos vivos, enquanto o outro, desenvolve-se em organismos mortos. Muitos fungos decompositores vivem como micorrizas, em relações simbióticas (simbiose é uma relação mutuamente vantajosa entre dois ou mais organismos vivos de espécies diferentes) com plantas. Alguns dos fungos decompositores também são considerados "parasitas facultativos", crescendo em organismos enfraquecidos ou agonizantes. Entre os fungos predadores existem espécies que são insectívoras ou helmintívoras (comedoras de vermes, especialmente nematódeos). As espécies insectívoras produzem substâncias pegajosas que prendem insetos, enquanto os fungos helmintívoros produzem substâncias que drogam e imobilizam os nematódeos, sendo então consumidos. Esse reino, de mais de um milhão e meio de espécies, algumas delas microscópicas, é ainda quase desconhecido para a ciência. Mas já sabemos que entre eles há muitos que já se tornaram imprescindíveis para a saúde humana. À primeira vista, os fungos são pouco interessantes. Mas eles contribuem de forma decisiva para a preservação da diversidade biológica do nosso planeta e estão presentes, de mil formas, no nosso cotidiano. O pão que comemos necessita de um fungo, que age como fermento biológico. Essa levedura é o Saccharomyces cerevisae, fungo unicelular, base para muitas indústrias, além da panificação. A cerveja e todas as bebidas alcoólicas feitas a partir da fermentação também são produtos fúngicos. O mesmo fungo que produz gás carbônico na massa de pão, a Saccharomyces cerevisae, ajuda a transformar açúcar em álcool. Quando tomamos um chope ou uma cerveja, bebidas que sofreram pasteurização, 22 células vivas de fungo, a levedura, está contida no líquido. Os refrigerantes também são produtos fúngicos, porque a maioria tem ácido cítrico, produzido por um fungo, o Aspergillus lividus, que é usado industrialmente. (O nome do ácido sugere que é produzido a partir de frutas cítricas, e de fato, assim era no passado. Hoje todo o ácido cítrico consumido é produzido a partir do Aspergillus lividus.). Com relação aos tipos de alimentos que utilizam, os fungos são classificados em saprobióticos, parasitas e simbióticos. Os saprobióticos ou saprofíticos se alimentam de material morto. É o caso dos mofos e bolores e de vários fungos comestíveis, como o shitake, dos japoneses. Associados a bactérias, atuam no ambiente como reguladores naturais da população de outros organismos. Daí o seu papel para a manutenção da biosfera ter importância igual à das plantas. Sem os fungos, a vida tal qual é hoje na Terra não seria possível, pois eles são agentes da decomposição, permitindo a reciclagem de nutrientes. A importância antropológica dos fungos não se limita ao seu uso como alucinógenos. Eles são apreciados na culinária também desde épocas muito antigas. No Império Romano, a espécie de cogumelo Amanita cesariae, foi assim batizada por ter sido reservada aos césares. Outros cogumelos comestíveis eram de uso exclusivo dos nobres. Um dos usos mais importantes dos fungos é, sem dúvida, a produção de medicamentos. A primeira e a mais famosa de todas as substâncias medicamentosas extraída dos fungos foi a penicilina, descoberta em 1929 por Alexander Fleming. A penicilina foi o primeiro antibiótico a ser produzido industrialmente. Muito do que se aprendeu na transformação das observações de Fleming numa operação de larga escala, economicamente viável, pavimentou o caminho para a produção de outros agentes quimioterápicos, à medida que foram descobertos. 16-CONTEÚDO: Gravidade OBJETIVO: Compreender a gravidade terrestre e relacioná-la com o ponto de equilíbrio dos corpos. EXPERIMENTO: João teimoso MATERIAIS: 1 esfera de isopor média, 4 ou 5 chumbos de pescar, 1 esfera pequena de isopor para fazer o chapéu, 1 pedaço de papel cartão, cola de isopor e tinta para fazer o rosto. DESENVOLVIMENTO: Fixar os chumbinhos na base da esfera ou semi-esfera, colar a outra parte da esfera, fazer o rosto e chapéu. PROBLEMATIZAÇÃO: Por que o joão-teimoso não fica deitado? O que é movimento? Quais os tipos de movimento que você conhece? O que é equilíbrio? O que o equilíbrio tem a ver com a gravidade? - Observação: É importante perceber que por causa do formato esférico da base, o ponto de contato entre o joão-teimoso e o apoio muda de posição à medida que ele é tombado. É como se ele fugisse para o lado o qual é tombado, afastando-se da vertical que passa pelo centro de gravidade. Deve-se preservar a esfericidade da base, essencial para o movimento de vaivém do joão-teimoso. É preciso ter cuidado com o enfeite e quantidade 23 de chumbo em relação ao tamanho da esfera, pois o joão-teimoso deixa de ser teimoso e tomba. APROFUNDAMENTO: Para Isaac Newton, século XVll, a gravidade era definida como uma força de atração, mas a partir dos estudos de Einstein ela passa a ser definida como uma deformação no espaço. É a mais fraca das quatro forças da natureza. As outras forças são a eletromagnética, a nuclear forte e a nuclear fraca. A força eletromagnética é percebida por nós nos fenômenos relacionados com eletricidade e com o magnetismo. A força de gravidade é responsável pela formação e pela permanência dos corpos celestes que vemos hoje por todos os lugares no universo. Na lei de gravitação proposta por Newton, temos o esclarecimento: a atração entre dois corpos, como o sol e a terra, a terra e a lua, será tanto mais intensa quanto maiores forem suas massas, quanto mais próximos estiverem. A terra exerce uma força de atração sobre qualquer objeto material, e este fenômeno é conhecido pelo nome de “força da gravidade”. Para Einstein a gravidade é como um tapete de borracha. Quando uma esfera é colocada sobre o tapete, ele se deforma sob o peso do objeto. Da mesma forma, um corpo celeste de grande massa deforma o espaço. A deformação funciona como uma “vala gravitacional” que atrai os planetas e os mantém orbitando uma estrela de grande massa como o sol. 17-CONTEÚDO: Ar; atmosfera: condição de vida. OBJETIVOS: Perceber a existência do ar. Compreender o ar como elemento essencial à vida no planeta. EXPERIMENTO 1: Balão mágico EXPERIMENTO 2: O oxigênio e a combustão MATERIAL 1: Recipiente com água, funil, bexiga ou balão de borracha. MATERIAL 2: 1 vela acesa e um copo DESENVOLVIMENTO 1: Coloque a bexiga na porção afinada do funil, emboque o funil dentro do recipiente com água. DESENVOLVIMENTO 2: Emboque um copo sobre uma vela acesa e observe o resultado. 24 PROBLEMATIZAÇÃO: 1-Do que está se enchendo o balão? 2- Porque o balão começa a se encher? 3-Por que a vela se apaga? APROFUNDAMENTO: O balão começa a se encher quando o ar do funil passa para o seu interior. Nós vivemos sobre a superfície da crosta terrestre, mergulhados na atmosfera. Esta por sua vez é a camada de ar que envolve o planeta Terra. O ar é composto por uma mistura de gases, sendo: 78% de nitrogênio, 21% oxigênio, 1% outros gases. Podem ser observados dois gases que estão em maior quantidade que os outros. Isso quer dizer que, em 100 litros de ar, há 78 litros de nitrogênio. Depois vem o oxigênio, e o restante que inclui o gás carbônico, o argônio, o hélio, o neônio e outros gases, também chamados de gases nobres. Esta é a proporção de gás no ar seco. Mas, normalmente, há também vapor de água (em quantidade variável) e poeira. Certos gases vindos das indústrias ou de outras fontes também podem estar presentes. O processo de queima da vela é chamado combustão. Em 1783, o químico francês Antoine Lavoisier (1743-1794) explicou esses e outros fenômenos: na combustão ocorre uma combinação do oxigênio com outras substâncias, liberando grande quantidade de calor. A combustão resulta da colisão entre as moléculas de oxigênio e o material combustível. No experimento da vela, está se apaga porque o oxigênio de dentro do copo foi gasto durante a queima da mesma. O oxigênio é, portanto, necessário para a queima da vela. Aliás, ele é necessário para a queima de outros materiais também. O oxigênio é obtido por destilação fracionada do ar e se apresenta no estado gasoso á temperatura ambiente. É fornecido normalmente em cilindros de aço, de alta pressão, até 200 kg/cm². Pode ser também fornecido no estado líquido, em casos de maior consumo, a fim de simplificar o transporte. Em casos especiais, pode ser distribuído através de tubulações, ligando o fabricante á indústria consumidora. O oxigênio é o mais conhecido e difundido dos gases. Seu uso, além do medicinal, traz inúmeras vantagens ás indústrias siderúrgicas, metalúrgicas etc. É largamente utilizado nos processos de corte e solda, combinando-se com GLP, acetileno, argônio e dióxido de carbono. O oxigênio é também amplamente utilizado para enriquecimento do ar em fornos, onde oferece vantagens com redução do consumo de insumos de petróleo, aumento de produção e melhor controle de temperatura. Outra importante aplicação do oxigênio é na indústria de papel e celulose, sendo utilizado no branqueamento de celulose. É também usado na oxigenação dos licores negro e branco, enriquecimento do ar nos fornos de cal e para tratamento de efluentes vindos de diferentes indústrias. Além das aplicações já mencionadas, o oxigênio é usado ainda em queimadores oxi-combustíveis para fornos de vidro, chumbo, cobre, alumínio, aço, fero fundido e fornos rotativos em geral. 25 18-CONTEÚDO: Erosão OBJETIVOS: Reconhecer os efeitos da erosão na superfície terrestre. EXPERIMENTO: Erosão: Como evitar. MATERIAL: Três bandejas de alumínio; terra fofa; mudas de grama e sementes de alpiste, ou feijão; um copo de plástico; água. DESENVOLVIMENTO: Forre uma das bandejas com terra e plante nela mudas de grama, sementes de alpiste e feijão. Espere a grama crescer um pouco e as sementes germinarem para continuar a experiência. Forre com terra o fundo de outra bandeja. Coloque a bandeja que ficou vazia sobre a mesa. Posicione a bandeja com grama dentro da bandeja vazia, levantando-a 10 cm. Posicione também desta forma a bandeja que só possui terra. Encha o copo com água e despeje vagarosamente sobre a bandeja com grama, mantendo o copo 15 cm distante da bandeja. Repita o processo na bandeja que só possui terra. Compare a quantidade de terra que escorreu de cada bandeja. PROBLEMATIZAÇÃO: A quantidade de terra que escorre durante o processo de erosão em solos que possuem a proteção das plantas é a mesma que escorre em solos sem essa proteção? APROFUNDAMENTO: Erosão é o fenômeno de desagregação e decomposição das rochas ou as modificações sofridas pelo solo devido a variações da temperatura e, principalmente, á ação da água e do vento. O calor do Sol produz aquecimento desigual das rochas, fazendo com que elas se quebrem. As enxurradas arrancam plantas e fazem desmoronar barrancos. A água da chuva banha a rocha, dissolve seus componentes e vai desgastando-a levemente. A água dos rios pode arrancar fragmentos das rochas que estão às suas margens. O mar desgasta as rochas devido à força de suas ondas. Os vários tipos de erosão provocadas pela água recebem nomes especiais: erosão pluvial: ação das chuvas; erosão fluvial: ação dos rios; erosão marinha: ação dos mares; erosão glacial: ação do gelo. Outros tipos de erosão que ocorrem são: erosão por gravidade: consiste no movimento de rochas e sedimentos montanha abaixo devido principalmente a força da gravidade; erosão eólica: ação dos ventos. A erosão superficial de terrenos depende fundamentalmente da chuva, da infiltração da água, da topografia (declive mais acentuado ou não), do tipo solo e da quantidade de vegetação existente. A chuva é, sem dúvida, a principal causa para que ocorra a erosão e é evidente que quanto maior a sua 26 quantidade e freqüência, (a freqüência é um dos fatores mais importantes, pois o terreno fica saturado de água dificultando a absorção da mesma), mais irá influenciar o fenômeno, no entanto se o terreno constar com a proteção da vegetação o impacto da chuva será menor. A vegetação atenua a velocidade das águas, tanto as em pé como as caídas atuam como obstáculos. Assim como, é importante a ação das raízes vivas que darão sustentação mecânica ao solo e as raízes mortas que propiciarão a existência de canais para dentro do solo onde a água pode penetrar e com isso, sobrará menos água para correr na superfície. 19-CONTEÚDO: Pressão Atmosférica OBJETIVOS: Compreender o efeito da pressão atmosférica sobre os corpos. EXPERIMENTO: A força da pressão atmosférica. MATERIAL: Água, lata de refrigerante, fogo, bacia. DESENVOLVIMENTO: Coloca-se um pouco de água numa latinha de refrigerante e levase ao fogo. Após praticamente, toda a água evaporar afunda-se rapidamente à parte da latinha aberta num recipiente contendo água e observe o resultado. PROBLEMATIZAÇÃO: É possível o ar amassar uma latinha? O que faz com que a lata fique amassada? Em que outras situações verificamos a força da pressão atmosférica? APROFUNDAMENTO: Aquecendo-se a água contida na latinha, seu vapor conduzirá parte do ar de seu interior para fora. Ao se embocar a latinha em água, a temperatura normal, o vapor d’água remanescente se condensará formando água, a pressão no seu interior diminuirá. Como a pressão no interior da latinha, nestas condições é muito menor que a atmosférica esta amassa a latinha instantaneamente. A condensação do vapor d’água contido na atmosfera ocorre, como já vimos, quando o ar está saturado ou quase saturado em relação a esse componente. Tal condensação é facilitada pelos núcleos higroscópicos (partículas capazes de causar a condensação do vapor d’água sobre elas). As partículas (átomos ou moléculas) que formam os gases se movimentam o tempo todo. O constante movimento das moléculas de um gás provoca colisões entre elas e também entre as moléculas e a parede do recipiente em que estão contidas. E são justamente esses choques que explicam a pressão do gás contra as paredes do recipiente. 20-CONTEÚDOS: Estados físicos da água; orvalho, geada, nevoa e neblina; OBJETIVO: Entender como se formam as gotas de orvalho, geada e neblina nos dias frios mesmo quando não chove. 27 EXPERIMENTO 1: Formando geada EXPERIMENTO 2: Formando a nevoa MATERIAL 1: colher, cotonete, copo de vidro transparente, gelo esmagado e vaselina. MATERIAL 2: Gelo, sal, forma de bolo com revestimento preto, rolo de macarrão, ou martelo, pano de prato. DESENVOLVIMENTO 1: Mergulhe o cotonete na vaselina. Use para desenhar uma figura em forma de estrela no copo. Coloque o gelo esmagado no copo e mexa-o com bastante sal. Aguarde alguns minutos. DESENVOLVIMENTO 2: Embrulhe o gelo no pano e esmague-os com o rolo de macarrão. Ponha o gelo esmagado na forma de bolo. Cubra-o com sal e mexa. Espere alguns minutos. Expire calmamente sobre o gelo salgado. PROBLEMATIZAÇÃO 1: O que acontecerá na superfície do copo? Como se forma a geada? PROBLEMATIZAÇÃO 2: Por que se forma a nevoa? Qual o fenômeno que ocorre na natureza que provoca a geada? APROFUNDAMENTO: A nevoa se forma quando o vapor de água se condensa no ar frio, transformando-se em gotículas de água. Por isso no segundo experimento o ar próximo ao gelo salgado é bastante frio. O vapor de água de sua respiração se condensa no ar gelado formando a nevoa. Também durante a noite o solo fica frio, o ar próximo contém vapor de água que se condensa formando a nevoa matinal. No primeiro experimento o vapor de água que esta no ar se condensa na superfície fria do copo congelando-se, forma-se uma fina camada de cristal. A água não se congela sobre a vaselina e o gelo não se forma. Em clima frio a geada muitas vezes cobre o chão e as árvores. A geada do ponto de vista meteorológico ocorre quando a temperatura atinge 0°C sobre as superfícies expostas. Após o congelamento do orvalho e com a continuação da queda da temperatura, o vapor d’água do ar em contato com a superfície fria passa diretamente para o estado sólido, se depositando sobre as superfícies e conferindo um aspecto esbranquiçado sobre a paisagem, esta se constitui a chamada geada branca, mas existe também a geada negra, que são danos causados as plantas pelos ventos frios que desidratam os tecidos expostos, e a geada de canela que prejudica o tronco da planta quando a temperatura cai abaixo de -2°C perto da superfície, mas próximo as copas podem ser de 3 a 4°C mais elevada. 21-CONTEÚDOS: Planta: partes da planta; caminho da seiva. OBJETIVOS: Identificar os órgãos vegetais: raiz, caule e folha. Perceber o caminho percorrido pela seiva. Compreender como a planta processa a distribuição de alimento e de energia pelo seu corpo. Compreender as funções da raiz, do caule e das folhas. EXPERIMENTO: O caminho da seiva MATERIAL: 4 copos transparente, 3 flores branca, tesoura sem ponta, corantes de alimento (anilina - se possível, verde, vermelho, azul e amarelo), água. 28 DESENVOLVIMENTO: Em cada um dos copos, coloque um pouco de um dos corantes. Acrescente água e misture bem. Experimento 1: coloque cada uma das flores em um copo com água colorida. Experimento 2: Produzindo uma flor com duas cores: com a tesoura, corte ao meio, no sentido do comprimento, o cabinho de uma das flores - coloque cada metade do cabinho em um copo, (isto é, a mesma flor com o cabo lascado colocada em 2 copos com água de cor diferente) FONTE: www.ajc.pt/cienciaj/n16/marada.php3 PROBLEMATIZAÇÃO: É possível mudar a cor de uma flor? Como uma planta distribui o alimento pelo seu corpo? APROFUNDAMENTO: A Raiz é o órgão de nutrição da planta, as funções da raiz são: fixar a planta no solo, retirar do solo a água e os sais minerais que formam a seiva bruta; conduzir a seiva bruta até o caule. O caule serve de suporte aos ramos, as folhas, as flores e aos frutos; conduz a seiva bruta, da raiz para as folhas e distribui a seiva elaborada para toda a planta. A seiva bruta - (mineral) é formada de água e sais minerais nela dissolvidos. Sais minerais são íons – partículas com carga elétrica - que desempenham papéis específicos nos organismos vivos: Sódio; potássio; Cálcio; Ferro; Fosfato; Iodo e Flúor. A seiva elaborada é formada de água mais açúcares. 22-CONTEÚDOS: Água: solvente universal; estados físicos da água, características e propriedades da água. OBJETIVO: Compreender as propriedades e característica da água observando que esta é um solvente universal e que sofre mudanças de estado físico. EXPERIMENTO: A água que some. MATERIAL UTILIZADO: 1 prato raso, 1 copo com água, 2 colheres de sal. DESENVOLVIMENTO: Misture o sal na água até dissolver bem. Coloque um pouco dessa água no prato e deixe o exposto ao sol (ou próximo a uma janela iluminada pelo sol), por alguns dias e observe o que vai acontecer. 29 PROBLEMATIZAÇÃO: O que aconteceu com a água que estava no prato? Você acha possível retirar o sal da água do mar usando um processo semelhante? Qual é o processo da preparação do sal de cozinha, desde sua retirada do mar até chegar na mesa do consumidor? APROFUNDAMENTO: Através do aquecimento provocado pela energia solar a água converte-se em vapor que sobe para a atmosfera ficando no prato apenas o sal utilizado nessa mistura. O processo de preparação do sal de cozinha ocorre, na maioria das vezes da seguinte forma: a água do mar é inicialmente recolhida em tanques grandes e rasos. Com a ação do vento e do sol, a água se evapora deixando nos tanques apenas o sal. Depois, ele é refinado, embalado e acrescentado iodo. Isso é feito nas salinas que geralmente ficam em regiões quentes e secas. No Brasil, temos grandes salinas no Rio de Janeiro, Espírito Santo e Rio Grande do Norte. Em alguns países onde há falta de água doce (a utilizada para beber), utiliza-se à dessalinização. Retirando-se o sal do mar para usá-la como fonte de água doce. Já existem várias usinas para dessalinização, tão grandes quanto às refinarias de petróleo. 23-CONTEÚDO: Ar OBJETIVO: Compreender que o ar existe, ocupa lugar no espaço e exerce força sobre os objetos. EXPERIMENTO: A bola suspensa MATERIAL: Bola de pingue-pongue ou esfera de desodorante roll-on antitranspirante; secador de cabelo. DESENVOLVIMENTO: Ligar o secador de cabelo e direcionar o fluxo de ar de maneira a que este seja ascendente. Colocar a bola no centro do fluxo de ar imposto pelo secador. Pode-se verificar que a bola fica em suspensão contínua. Se isto não ocorrer tem de utilizar um secador novo ou um com maior potência. Mover o secador devagar na horizontal. Pode-se verificar que a bola acompanha o movimento do secador. 30 Fonte: http://cienciaemcasa.cienciaviva.pt/ PROBLEMATIZAÇÃO: Uma bola pode ficar suspensa no ar sem ninguém estar segurando-a? APROFUNDAMENTO: Em 1738, o matemático suíço Bernoulli observou que quando o ar se move à pressão deste diminui. Quanto mais depressa o ar se move menor será a sua pressão. Nesta experiência, o ar movimenta-se com maior velocidade no centro do jacto produzido pelo secador fazendo com que a pressão neste ponto seja sempre mais baixa comparada com a dos outros locais. Isto procede porque esse local é aquele que está mais afastado do ar com maior pressão (periferia do jacto). A bola de pingue-pongue é mantida sempre no centro do jacto de ar porque esta é empurrada para o centro pela maior pressão do ar mais lento, ou seja, aquele que está mais próximo das bordas do jacto. Por sua vez, a bola é mantida em suspensão porque o jacto de ar ascendente é suficiente para vencer o peso da bola de pingue-pongue. 24-CONTEÚDO: Vento: ar em movimento – fenômenos da natureza OBJETIVO: Compreender através desta simulação como ocorre o fenômeno tornado. EXPERIMENTO: Tornado MATERIAL: Duas garrafas; fita-cola; água. DESENVOLVIMENTO: Encher uma das garrafas com água. Colocar a segunda em posição invertida e juntar com a fita cola as duas bocas das garrafas. Deve-se vedar bem as garrafas de maneira a não permitir a fuga da água. Inverter a posição das duas garrafas, agitar e observar. Aí está o tornado! 31 Fonte: http://cienciaemcasa.cienciaviva.pt/ PROBLEMATIZAÇÃO: Como o movimento do ar pode formar um poderoso tornado? APROFUNDAMENTO: Quando se agita a garrafa cria-se um vórtice e devido ao gradiente de velocidade de escoamento da água há a formação de um cone invertido de água. Isto acontece porque a água que está mais próxima do orifício da garrafa tem velocidade superior. No caso dos tornados verdadeiros, estes se formam devido ao encontro de correntes de ar frio com ar quente úmido. Devido à menor densidade, o ar quente sobe, começa a formar-se um vórtice e, no final, um redemoinho. Um tornado pode-se dizer que é um pequeno, porém intenso, redemoinho de vento, formado por um centro de baixa pressão durante tempestades. Se o redemoinho chega a alcançar o chão, a repentina queda na pressão atmosférica e os ventos de alta velocidade (que podem alcançar mais de 500 km/h) fazem com que o tornado destrua quase tudo o que encontrar no meio de seu caminho. Normalmente a sua formação ocorre no final da tarde, horário em que a atmosfera se encontra mais instável, com forte turbulência e presença de nuvens Cumulonimbus. Esses cones de ventos rotativos e arrasadores podem ocorrer em qualquer lugar do mundo. Porém há certas regiões que são mais propensas à formação de tornados, como a parte central dos Estados Unidos da América ou o "corredor dos tornados da América do Sul" que inclui o Uruguai, norte da Argentina e a porção centrosul do território brasileiro. Os tornados são localizados e energéticos, apresentando um funil relativamente estreito, que raramente atinge diâmetros superiores a 1 km, e tem a duração aproximada de 20 minutos. A Escala Fujita mede a intensidade dos tornados que vai de F0 a F5. Tornados com intensidade F5 são muito raros de se observar Normalmente, os tornados se formam associados a tempestades severas que produzem fortes ventos, elevada precipitação pluviométrica e freqüentemente granizo. Essas células normalmente formam-se devido ao contraste existente entre duas grandes massas de ar com diferentes pressões e temperaturas. Após tocar o solo, um tornado pode atingir uma faixa que varia entre 100 a 1200 metros, deslocando-se por uma extensão de aproximadamente 30 km (embora já tenham sido registrados tornados que se deslocaram 32 por distâncias superiores a 150 km. Um fenômeno natural associado à formação de tornados é a chuva de animais. Na chuva de animais é comum encontrar peixes, rãs, sapos e pássaros que caem como chuva. Tal fenômeno pode ser explicado através de um tornado na forma de tromba d'água, sugando as formas de pequenos animais (peixes, rãs e sapos) para o interior da tempestade de ventos ascendentes, ocasionando a posterior precipitação dos mesmos em regiões próximas. Relatos indicam que em 14 de fevereiro de 2007 ocorreu uma chuva de peixes em Paracatu, cidade do interior de Minas Gerais. 25-CONTEÚDOS: Vegetais e ecossistema; ciclo vital dos vegetais OBJETIVOS: Observar os diferentes tempos de germinação e compreender ciclo vital dos vegetais. Comprovar as relações de interdependência entre os fatores bióticos e abióticos. EXPERIMENTO: Horta Suspensa MATERIAL: 3 a 4 garrafas pet, de 2,5 litros (ou outra), terra adubada, pedrinhas, corda e sementes ou mudas. DESENVOLVIMENTO: Cortar, verticalmente, ao meio as garrafas (em pé), dispor pedrinhas e a terra adubada, amarrar as garrafas e prender ao teto, plantar mudas ou sementes. 33 PROBLEMATIZAÇÃO: Qual o tempo de germinação das diferentes sementes? Do que a planta precisa para sobreviver? Quais são as etapas do ciclo vital de uma planta? APROFUNDAMENTO: Ao observar diferentes tempos de germinação a criança compreenderá aspectos tanto do ciclo vital dos vegetais quanto da sua diversidade. Perceberá partes da planta e a relação dos vegetais com o solo, a água, o sol e o ar. O funcionamento de uma planta depende das atividades de seus tecidos e de um fluxo de materiais, como água, minerais, gases e matérias orgânicas. Basicamente, a planta realiza então trocas gasosas e nutrição. A nutrição mineral é a absorção, principalmente pelas raízes, de água e minérios; já a orgânica é proveniente da ação da fotossíntese nas folhas, onde são consumidos os nutrientes minerais. Nas raízes, a absorção ocorre majoritariamente na zona pilífera, a região que possui pêlos radiculares. Esse pêlos são projeções microscópicas de células da epiderme da raiz e aumentam muito a área de superfície capaz de absorver. A absorção pela raiz pode ocorrer por dois caminhos. Em um deles, a água e os sais penetram pelos espaços inter-celulares e avança sem penetrar as células. O outro caminho possível é por dentro das células, penetrando suas paredes e protoplastos. Porém, em um ponto, é obrigatória a passagem por dentro das células: na endoderme da raiz. As células da endoderme estão ligadas por espessamentos das paredes, chamadas estrias de Caspary. Assim, não há espaço entre as células, sendo o único caminho, obrigatório, por dentro do citoplasma dessas células. Após atravessada a endoderme, chega-se ao cilindro central, onde estão localizados o xilema e o floema. Por transporte ativo, os sais são transferidos para o interior do xilema. A água é transportada por osmose. Assim, é formada a seiva bruta, que será transportada para as partes fotossintetizantes da planta (pois a água e os sais são matéria-prima da fotossíntese). 26-CONTEÚDO: Estados físicos da água. OBJETIVO: Observar em pequena escala fenômenos semelhantes àqueles ocorridos na natureza, como formação do orvalho e geada, analisando processos de mudança de estado físico da água. EXPERIMENTO: Formação do orvalho e geada MATERIAL: 1- Copo de alumínio, ou uma lata de refrigerante aberta, gelo e sal, (opcional: termômetro atmosférico). DESENVOLVIMENTO: Colocar gelo na lata de refrigerante até enchê-la. Acrescentar sal. Opcional: colocar termômetro no interior da lata. PROBLEMATIZAÇÃO: É possível produzir geada e orvalho utilizando uma lata, gelo e sal? Como ocorre na natureza o fenômeno do orvalho? O que é a geada? APROFUNDAMENTO: O sal abaixa a temperatura da água fazendo com que está passe de um estado físico para outro. Os estados físicos da matéria são conjuntos de configurações 34 que objetos macroscópicos podem apresentar. O estado físico tem a relação com a velocidade do movimento das partículas de uma determinada substância. Segundo o meio em que foram estudados, são três os estados considerados: sólido, líquido e gasoso. Outros tipos de fases da matéria, como o estado pastoso ou o plasma são estudados em níveis mais avançados de física. As características de estado físico são diferentes em cada substância e depende da temperatura e pressão na qual ela se encontra. Mudando a pressão ou a temperatura do ambiente onde um objeto se encontra, esse objeto pode sofrer mudança de estado. As principais mudanças de estados são: fusão - mudança do estado sólido para o líquido. Existem dois tipos de fusão: gelatinosa - derrete todo por igual; por exemplo o plástico. Cristalina - derrete de fora para dentro; por exemplo o gelo. Vaporização - mudança do estado líquido para o gasoso. Existem três tipos de vaporização: evaporação - as moléculas da superfície do líquido tornam-se gás em qualquer temperatura; ebulição - o líquido está na temperatura de ebulição e fica borbulhando, recebendo calor e tornando-se gás; calefação - o líquido recebe uma grande quantidade de calor em período curto e se torna gás rapidamente. Já o processo de condensação é a mudança de estado gasoso para líquido (inverso da Vaporização). Solidificação - mudança de estado líquido para o estado sólido (inverso da Fusão). Sublimação - um corpo pode ainda passar diretamente do estado sólido para o gasoso. Re-sublimação - mudança direta do estado gasoso para o sólido (inverso da Sublimação). 27-CONTEÚDO: Órgãos dos sentidos e suas funções: o paladar. OBJETIVO: Propor as crianças a experimentação dos 4 sabores, através da percepção do órgão do sentido (língua) responsável pela identificação do doce, do azedo, do amargo e do salgado. EXPERIMENTO: O paladar MATERIAL: Pedaços de limão, pedaços de jiló, porção de alimento salgado, ou sal, porção de alimento doce ou açúcar, fita para vedar os olhos. DESENVOLVIMENTO: Vedar os olhos da criança com a fita, dar a ela para degustar os sabores, colocando os alimentos em partes específicas da língua: na ponta o doce, nas laterais o azedo e o salgado e na parte mais de trás o amargo e tentar adivinhá-los. PROBLEMATIZAÇÃO: Quais as funções da língua? Que gostos podem-se sentir com ela? Existem partes especificas da língua responsáveis por determinada função? APROFUNDAMENTO: O paladar é um dos cinco sentidos dos animais. É uma capacidade que nos permite reconhecer os gostos de substâncias colocadas sobre a língua. Na língua, existem as papilas gustativas que reconhecem substâncias do gosto e enviam a informação ao cérebro. Mas o teto da boca (o palato) também é sensível aos gostos. A língua também possui terminações nervosas livres que, quando em contato com substâncias como a capsaicina, percebem as sensações táteis químicas. Ao conjunto das sensações de gosto, aroma e das sensações táteis químicas dá-se o nome de sabor. As 35 papilas gustativas são estruturas compostas por células sensoriais que transmitem ao cérebro informações que o permitem identificar os gostos básicos: o amargo, o ácido, o salgado e o doce. As substâncias do gosto se ligam (aminoácidos e adoçantes) ou penetram (íon hidrogênio e íon sódio) na célula sensorial desencadeando um processo que resulta na liberação de neurotransmissores. Os padrões de sinais gerados e transmitidos até o cérebro a partir da liberação desses neurotransmissores permitem a identificação do tipo de gosto. Embora existam vários tipos de papilas, e elas se concentrem em determinadas regiões da língua, as células sensoriais são capazes de transmitir informações sobre todos os tipos de gostos. A língua apresenta duas superfícies: Superior ou dorsal - possui numerosas rugosidades chamadas papilas. Inferior ou ventral - apresenta-se relativamente lisa. As papilas gustativas são pequenas bolsas em nossa língua cheias de células sensoriais. Estas células estão ligadas ao nosso cérebro por fibras nervosas. É necessário que as substâncias estejam dissolvidas em água para que possamos sentir os gostos. É comum, mesmo em publicações científicas, ser referido que existe um "mapa do paladar" em que a cada área da língua está associado um determinado sabor. Essa idéia é fundamentalmente um mito. Na realidade, as populações dos diversos tipos de papilas gustativas distribuem-se por toda a língua, embora de um modo não inteiramente uniforme, o que faz com que qualquer região da língua seja capaz de determinar qualquer dos gostos. O que de fato parece verificar-se é que a região mais perto da ponta da língua percebe melhor o gosto doce e salgado e a parte que fica na parte de trás percebe melhor o sabor amargo. A intensidade da percepção dos gostos depende: do número de papilas; da penetração da substância no interior das mesmas; da natureza, concentração, capacidade ionizante e composição química da substância. Os fenômenos químicos da gustação apresentam aspectos bastante curiosos. Todos os ácidos minerais têm o mesmo gosto, enquanto certos ácidos orgânicos, como o tartárico, o acético e o cítrico, têm paladares particulares. Corpos químicos inteiramente distintos podem ter o mesmo gosto, como a sacarina e o açúcar. Às vezes, basta uma pequena alteração na estrutura atômica para transformar uma substância doce em amarga. A velocidade da percepção é também variável para cada um dos gostos (um quarto de segundo para o salgado e dois segundos para o amargo). O tempo de percepção de cada solução gustativa (cloreto de sódio, por exemplo) muda sempre da mesma forma sempre que alguma variável se altera, mantendo-se constantes as demais. O tempo de percepção é inversamente proporcional a qualquer uma das seguintes condições: pressão, concentração, temperatura e área estimulada. O sentido do paladar (a gustação) nos dá informações sobre certas substâncias dissolvidas nos alimentos. Por meio do paladar, percebemos centenas de gostos diferentes e reconhecemos diversos tipos de alimento. Podemos identificar, por exemplo, alimentos ricos em açúcares e evitar alimentos estragados ou substâncias venenosas. Mas, assim como em relação ao cheiro, nem todas as substâncias prejudiciais podem ser identificadas pelo paladar. Na parte de cima da língua, há pequenas elevações que podem ser vistas a olho nu, as papilas. Cada papila contém cerca de duzentas células sensitivas, os botões gustativos, que só podem ser vistos com auxílio de microscópio. Na língua há cerca de nove mil botões gustativos. Quando os botões gustativos são estimulados por partículas de alimento, eles enviam mensagens para o sistema nervoso. Este, por sua vez traduz as mensagens nas sensações de gosto. Com os botões gustativos, percebemos quatro tipos de sensações fundamentais: doce, salgado, amargo e azedo. 36 28-CONTEÚDOS: Fenômenos; decomposição da luz branca. OBJETIVO: Perceber a decomposição da luz do sol nas 7 cores do arco-íris. EXPERIMENTO: Cor da luz MATERIAL: 1 folha de papel em branco, 1 copo com água e 1 lanterna. DESENVOLVIMENTO: Coloque o papel em frente ao copo com água e coloque a lanterna ao lado do copo e acenda-a. Está pronto um arco-íris! Fonte: www.tvcultura.com.br PROBLEMATIZAÇÃO: A luz tem cor? O que é um arco-íris? De onde vem às cores do arco-íris? APROFUNDAMENTO: Os raios infravermelhos são assim denominados devido a estarem abaixo da cor vermelha e os ultravioletas por estarem acima da cor violeta. Um arco-íris (também chamado arco-celeste, arco-da-aliança, arco-da-chuva ou arco-da-velha) é um fenômeno óptico e meteorológico que separa a luz do sol em seu espectro (aproximadamente) contínuo quando o sol brilha sobre gotas de chuva. Ele é um arco multicolorido com o vermelho no seu exterior e o violeta em seu interior; a seqüência completa é vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil (ou índigo) e violeta. Considerando as cores como luz, a cor branca resulta da sobreposição de todas as cores, enquanto o preto é a ausência de luz. Uma luz branca pode ser decomposta em todas as cores (o espectro) por meio de um prisma. Na natureza, esta decomposição origina um arco-íris. 29-CONTEÚDO: Energia térmica (condução de calor e dilatação de materiais). OBJETIVOS: Entender o que é energia térmica. Abordar o conceito de condutibilidade de calor e verificar qual dos materiais é melhor condutor deste. EXPERIMENTO: Propagação de calor nos sólidos MATERIAL: Vela, fósforos, um recipiente de vidro alto que servirá como suporte, dois arames de 30 cm de material diferente (pode ser um de cobre e outro de alumínio). DESENVOLVIMENTO: Enrole dois arames (um no outro) deixando as extremidades afastadas e duas a duas; dobre e coloque dentro do copo de forma a deixar as 4 37 extremidades dos fios para fora e em lados opostos; pingue sobre as extremidades, de um lado, cera de vela; e na outra extremidade coloque a vela acesa a alguns centímetros para aquecer os metais. Os fios irão conduzir o calor e derreter a vela pingada na extremidade oposta. PROBLEMATIZAÇÃO: Como podemos descobrir qual dos fios conduz melhor o calor? Como ocorre o processo de condução e transformação de energia com os fios em nossa residência, no chuveiro e no ferro de passar roupas? APROFUNDAMENTO: Condução térmica é um dos meios de transferência de calor que geralmente ocorre em materiais sólidos, e é a propagação do calor por meio do contato de moléculas de duas ou mais substâncias com temperaturas diferentes (metais, madeiras, cerâmicas, etc...). Ocorre a propagação de calor sem transporte da substância formadora do sistema, ou seja, através de choques entre suas partículas integrantes ou intercâmbios energéticos dos átomos, moléculas, e elétrons. Os metais, devido à elevada condutividade térmica, são excelentes meios de propagação de calor. Os gases e alguns sólidos, que possuem baixa condutividade térmica, são péssimos meios de propagação de calor. 30-CONTEÚDO: Transpiração da Plantas OBJETIVO: Entender que a planta é um ser vivo e realiza processo respiratório utilizandose de boa parte do oxigênio que produz. EXPERIMENTO: A planta respira MATERIAL: Uma garrafa de plástico transparente (ou saco plástico transparente) bem seca; chumaços de algodão; fita crepe; vaso com planta pequena ou um ramo de arbusto com boa folhagem. DESENVOLVIMENTO: Num dia em que não tenha chovido, cuidadosamente cubra o ramo ou a planta com a garrafa ou o saco plástico. Para evitar que haja desfolhamento ou que a planta se quebre, você pode dobrar ou enrolar as folhas; procure vedar bem a boca do frasco ou a base do saco plástico usando algodão e a fita crepe. Caso a planta ou o ramo não suporte a garrafa plástica, arranje uma forma de apóiá-la para que, com seu peso, a planta não se quebre. Mantenha a planta assim revestida numa área iluminada e observe as paredes internas da garrafa a cada 30 minutos, num intervalo de duas horas. Você notará que, inicialmente, as paredes internas ficarão embaçadas e, em seguida, pequenas gotículas se formarão. Você pode explicar de onde veio essa água? 38 PROBLEMATIZAÇÃO: A planta também respira? Como ocorre o processo de transpiração da planta? É possível observar a respiração da planta? APROFUNDAMENTO: A perda de água na forma de vapor pelas plantas através das folhas é chamada transpiração. A folha está em contato com o solo através de seu sistema vascular. O vapor de água sai da folha pelos estômatos. Quando a umidade relativa do ar está alta e sem vento, a transpiração é pequena, mas quando a umidade do ar está baixa e há vento, a transpiração é elevada. O número de estômatos varia conforme a espécie vegetal considerada. A maioria das plantas possui uma cutícula cobrindo a superfície da folha. Quando os estômatos se fecham, a transpiração continua ocorrendo pela cutícula. Se esta cutícula for muito espessa, existe apenas transpiração pelos estômatos. Os estômatos são compostos por duas células-guarda associadas ou não á células epidérmicas. Quanto mais túrgidas as células, maior a abertura do ostíolo. Essa turgidez pode ser determinada pela luz, gás carbônico, presença de potássio nas células, etc. Em condições ideais de luz os estômatos se abrem, fechando na sua ausência. Em altos teores de gás carbônico os estômatos se fecham. Na presença de potássio dentro da célula, a água tende a entrar por osmose, aumentando a turgidez dos estômatos. Os estômatos normalmente se abrem ao amanhecer do dia e se fecham ao anoitecer. O tempo para sua abertura total é de cerca de uma hora. Quando o solo está com deficiência de água, os estômatos se fecham para impedir a perda de água, porém a transpiração pode continuar pela cutícula, e se a situação persistir a planta pode até morrer. Fatores que alteram a transpiração: a) Iluminação: a transpiração está intensamente relacionada com a abertura dos estômatos. Como eles se abrem ao amanhecer, a taxa de transpiração também aumenta com o decorrer do dia, atingindo seu máximo no final da manhã ou início da tarde, diminuindo até ficar com uma taxa baixa, durante o período noturno, quando os estômatos estão fechados; b) Umidade relativa do ar: Quando a umidade relativa do ar é baixa, a transpiração tende a aumentar por conta do gradiente de potencial de água formado. Porém, esse fator aumenta com o aumento da temperatura, portanto, para medirmos a transpiração em relação à umidade do ar, precisamos levar em consideração a temperatura. c) Temperatura: em condições ideais de água, se a temperatura aumentar, pode-se observar um aumento na transpiração, pois a temperatura causa um efeito sobre o potencial de água. Porém, se o ar estiver saturado de água e a folha tiver uma temperatura superior ao ambiente, a planta continua transpirando. d) Água disponível no solo: os estômatos normalmente se fecham quando há pouca água no solo, diminuindo a absorção e a transpiração, para evitar a desidratação. e) Vento: O movimento do ar (vento) sobre a folha retira o vapor de água presente na superfície, promovendo o aumento da transpiração. 39 31-CONTEÚDOS: Solo; permeabilidade; função de filtro natural da água. OBJETIVO: Observar e diferenciar diversos tipos de solo, relacionar os diversos tipos de solo com sua permeabilidade. Verificar se o solo é arenoso ou argiloso. Compreender a função que o solo exerce de filtro natural da água. EXPERIMENTO: Filtro com diferentes solos MATERIAL: Dois funis, duas garrafas, um pouco de areia e um pouco de argila (barro), dois copos com água. DESENVOLVIMENTO: Coloque os funis nos gargalos das garrafas. Dentro de cada funil, coloque um chumaço de algodão, ponha uma quantidade de areia dentro de um funil; no outro ponha igual quantidade de argila. Despeje a mesma quantidade de água em cada funil. Observe o resultado. PROBLEMATIZAÇÃO: Quais são os tipos de solo? Por que em alguns tipos de solo a água escoa com maior facilidade? O solo funciona como um filtro natural da água? APROFUNDAMENTO: A água derramada sobre a areia escoou com facilidade. A água derramada sobre a argila (barro) não escoou com facilidade. A areia é um solo permeável, porque deixa a água passar com facilidade. A argila é um solo impermeável, porque não deixa a água passar com facilidade. O tipo de solo com muita argila é chamado argiloso e fica encharcado depois das chuvas. O solo arenoso (com muita areia), seca depressa. A parte sólida do planeta é formada de rochas. As rochas formam as diversas camadas da terra. Crosta terrestre é a camada mais externa na terra. A camada superficial da crosta terrestre, onde vive o homem e os animais e onde se desenvolvem as plantas chama-se solo. Os solos podem ser secos, úmidos, arenoso e argiloso, e outros. 40 32-CONTEÚDOS: Ar; propriedades: o ar ocupa lugar no espaço; pressão do ar. OBJETIVO: Compreender que o ar ocupa lugar no espaço. EXPERIMENTO: Mergulho no ar. MATERIAL: Lenço ou quadrado de pano, massinha, fita adesiva linha ou barbante, tesoura. DESENVOLVIMENTO: 1) Corte quatro pedaços iguais de linha. 2) Cole com fita adesiva uma ponta da linha em cada canto do pano. 3) Dobre o pano e junte as pontas soltas das linhas. 4) Cole um pedaço de massinha nas pontas soltas. Forme uma bolinha em torno das linhas para mantê-las juntas. 5) Jogue o pára-quedas pronto no ar. O pano se abre e o pára-quedas flutua devagar até o chão. PROBLEMATIZAÇÃO: O ar ocupa lugar no espaço? Como você percebe que o ar está aqui presente nesta sala? O ar realiza uma pressão (força) contra seu corpo? O ar tem cor? Tem cheiro? APROFUNDAMENTO: A maioria dos objetos caem depressa quando você os joga. O ar faz pouco para deter a queda. O ar, porém, pode desacelerá-la. Você pode fazer um páraquedas para descobrir como os pára-quedistas saltam de um avião e flutuam com segurança até o chão. Por que ele funciona? O ar empurra para cima as coisas que estão caindo. Como um pára-quedas fica muito grande quando abre, muito ar empurra-o para cima. Esse empurrão é bem forte e desacelera a queda do pára-quedista. O ar está em toda parte ao redor de nós (apesar de não conseguirmos vê-lo, sabemos que ele existe e podemos senti-lo). O ar tem peso, tem massa e ocupa espaço, a massa do ar é relativamente pequena porque ele é formado por uma mistura de gases, sendo os principais: o nitrogênio e o oxigênio. Em quantidades bem menores estão os gases nobres e o gás carbônico. No ar também há poeira e outros gases produzidos pela indústria e por outras atividades humanas. Não vemos o ar, mas estamos envolvidos por ele em todos os momentos da vida. As plantas retiram do ar o gás carbônico e realizam a fotossíntese. E também os seres vivos retiram dele o oxigênio necessário para a respiração. 33-CONTEÚDOS: Lixo e reciclagem OBJETIVO: Entender como se da o processo de reciclagem do papel EXPERIMENTO: Papel reciclado MATERIAL: 1 liquidificador, 1 peneira de fundo plano, diferentes tipos de papel, 1 bacia larga, folhas de jornal, pano seco e água. DESENVOLVIMENTO: 1- Rasgue os papéis (reserve algumas folhas de jornal) em pedaços bem pequenos. 2- Coloque os pedaços de papel em uma bacia com água por 24 horas. 3- Separe pequenas porções do papel molhado e bata no liquidificador com um litro de água até desmanchar bem e formar uma massa. 4- Coloque a massa novamente 41 em uma bacia com água pela metade. 5- Agite a massa com a mão para que ela fique depositada no fundo da bacia. 6- Coloque a peneira dentro da água pela lateral da bacia com cuidado e depois a retire deixando uma camada fina de massa de papel sobre ela. 7Passe a mão para retirar o excesso de água e coloque a peneira com a massa sobre algumas folhas de jornal para secar – troque o jornal quando este encharcar. 8- Cubra a peneira com um pano e aperte com a mão até a massa ficar quase seca e se tornar uma folha de papel reciclado. 9- Vire a folha de papel reciclado sobre uma folha de jornal seco. Ela deverá se soltar com facilidade. Se isso não ocorrer repita o processo. 10- Coloque a folha de papel entre folhas de jornal por 24 horas ou a pendure no varal para secar. No dia seguinte seu papel reciclado estará pronto. PROBLEMATIZAÇÃO: Como é feito o papel reciclado? APROFUNDAMENTO: O papel foi inventado na China, no ano 105, por Ts’ai Lun, um rapaz que trabalhava no depósito da Corte Imperial. “Ele pegou uma bacia com um pouco de água, colocou dentro restos de roupas e tecidos usados, pedaços de cascas de árvores de amora e de bambu. Foi amassando, rasgando, umedecendo, batendo e misturando tudo dentro da água até que virou uma massa parecida com um mingau. Pegou uma espécie de peneira grande e seda e a colocou dentro da água, no fundo da bacia. Depois retirou a peneira, escorreu a água e o mingau ficou retido sobre a seda. O mingau secou sobre a seda e se transformou em uma película. Com muito cuidado, ele retirou a película e a deixou secar mais um tempo sobre uma mesa. Quando ficou bem firme e consistente, Ts’ai Lun levou-a para o imperador e mostrou como se poderia escrever sobre ela. Foi o maior sucesso” (ROSA, 2006 p.7). Hoje, os papéis são feitos de troncos de árvores que são triturados, lavados e colocados em tanques com água e soda cáustica para serem cozidos até formar uma massa chamada de pasta de celulose. Depois são acrescentados produtos químicos, corantes, caulim para alisar. Decide-se então, qual tipo de papel será produzido a partir da pasta base. Para a confecção de uma 42 pasta de papel reciclado pode se utilizar papéis que já foram descartados pelas pessoas, usados ou não. Os usados pertencem a um grupo chamado de pós-consumo e os outros ao grupo pré-consumo. Os 2 grupos servem de matéria-prima para confecção de papel reciclado. REFERÊNCIAS ARDLEY, Judith Neil. Água. Coleção Jovem Cientista: Globo, 1996. BARROS, Carlos. Ciências, Meio Ambiente, Programas de saúde, Ecologia, 5ª série. Versão reformulada e atualizada, 47ª edição, Ática, s.d. CARVALHO, A. M. P. Ciências no Ensino Fundamental: O conhecimento físico. São Paulo: Scipione, 1998. CRUZ, Daniel, Os seres vivos, São Paulo: Àtica, 2004, (Ciências e Educação Ambiental) 1933. GASPAR, Alberto: Experiências de Ciências para o 1° grau. São Paulo: Ática, 4ª edição, 1996. - GEWANDSZNAJDER, Fernando. O Planeta Terra, Ciências 5ª série: Ática, 2003. NIGRO, Rogério G. e CAMPOS, Maria Cristina da C. Ciências: Livro do Professor. São Paulo: Ática, 2001 (Vivência e Construção). PÓVOA, Mara Silvia Negrão, GALLO, Mônica Vendramim e VENDRAMIM Sonia, Pensar e Construir: Ciências Naturais. 1ª serie, São Paulo: Scipione, 2001, (Coleção Pensar e Construir). SAAD, Fuad Daher; YAMAMURA, Paulo; REIS. Denise Gomes dos; OLIVEIRA, Fausto P. de; NASCIMENTO, Fabrício do; VASQUEZ, Leny C. R.; BRUNO, Pedro e SILVA, Vera Lucia F. D. da. “Explorando o mundo das Ciências através de experimentos simples” Catálogo de experimentos executado pelo Centro Interdisciplinar de Ciências – CIC – USP/IBECC. São Paulo. Instituto de Física: Apoio Vitae, 1995. ROSA, Nereide S. S. Chico Papeleta e a reciclagem de papel. São Paulo: Moderna, 1ª ed., 2006. TORRES, Patrícia Lupion, (org.) Alguns fios para entretecer o pensar e o agir. Curitiba: SENAR - PR, 2007. (Agrinho). - Uma leitura para os temas transversais: ensino fundamental. Curitiba: SENAR-PR, 2003 (Agrinho). 43 VARGAS. Rosilda, A Criança no Mundo das Ciências. Instituto Brasileiro de Edições Pedagógicas. São Paulo, s.d. WOLFF, Janeth e MARTINS, Eduardo, Redescobrir Ciências. São Paulo: FTD, 2005 – (Coleção Redescobrir Ciências). COLEÇÃO DE OLHO NO MUNDO. A força da natureza, vulcões, furacões e terremotos. Abril: 2000 -Atlas de anatomia humana – O corpo humano desvendado – Difusão Cultural do livro REVISTA: Ciência Hoje – das crianças. Revista de Divulgação Científica para Crianças. 2ª edição, ano 18, nº 155, março de 2005; ano 20, nº 177, março de 2007 REVISTA: Amigos da Natureza, Agosto 2003 nº 25, Poluição do solo; Outubro 2003, nº 27, Transgênicos; Março 2005, nº 42, Solo: um organismo de milhões de anos. 44