MULTIVERSOS-CIE-NAT-LCS-VOL1-materia energa e a vida3

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<p>Energia 3T</p><p>E</p><p>M</p><p>A</p><p>A energia está presente em todas as situações de nosso cotidiano. Mesmo</p><p>dormindo, a energia está presente em nosso corpo, e para acordar, a energia está</p><p>presente no relógio que nos faz despertar. Desde o início de sua história, o ser humano</p><p>realiza transformações de energia, mesmo que de maneira inconsciente, como utili-</p><p>zar a energia do fogo para assar os alimentos ou se aquecer. Com o desenvolvimento</p><p>dos estudos, o ser humano adquiriu consciência de que poderia transformar diversos</p><p>tipos de energia para sua utilização.</p><p>Foi o que aconteceu com William Kamkwamba, da República do</p><p>Malawi, país da África Oriental. A região onde morava passou por uma</p><p>seca rigorosa que impossibilitou a agricultura, iniciando um período de</p><p>miséria e fome na região. William, então com 14 anos, não se confor-</p><p>mava com a situação, e mesmo de família humilde, estudou e construiu,</p><p>a partir de componentes encontrados em um lixão, um equipamento</p><p>que utilizava o vento para acionar uma bomba elétrica que capturava</p><p>água de um poço, o que permitiria irrigar as plantações da região.</p><p>Espaços de aprendizagem</p><p>Assista à história de William</p><p>Kamkwamba que virou um filme.</p><p>O MENINO que descobriu o vento.</p><p>Direção: Chiwetel Ejiofor. Reino</p><p>Unido; Malawi: BBC Films; Blue</p><p>Sky Films, 2019. Vídeo (113 min).</p><p>A energia está presente no ambiente de diversas formas. No</p><p>movimento das águas do mar e dos rios, no vento, nos raios solares,</p><p>no florescer de uma árvore ou no voo de uma ave, ao acender uma</p><p>luz ou andar de carro. Em todas estas situações existe energia</p><p>sendo transformada de uma forma para outra.</p><p>Atualmente existem diversas iniciativas que visam disponibilizar</p><p>energia para as necessidades da sociedade de maneira sustentável, com</p><p>o mínimo de impacto ao ambiente. William encontrou a solução para</p><p>seu problema por meio de uma transformação sustentável de energia.</p><p>Mas, que tipos de energia estão presentes no ambiente, e quais</p><p>transformações elas podem sofrer? Este será o foco de nosso estudo</p><p>neste Tema.</p><p>» Representação da turbina</p><p>eólica construída por Willian</p><p>Kamkwamba, apresentado</p><p>no filme O menino que</p><p>descobriu o vento.</p><p>TCD/PROD.DB/ALAMY/</p><p>FOTOARENA</p><p>Não escreva no livro</p><p>1 O que William precisou fazer para solucionar o problema que sua</p><p>comunidade vivia?</p><p>2 Você já precisou de conhecimentos científicos para solucionar</p><p>algum problema em seu cotidiano?</p><p>3 “William criou a energia elétrica a partir do vento”. Você acha que</p><p>esta frase está correta? Por quê?</p><p>As respostas e os comentários das atividades estão disponíveis no Manual do Professor.</p><p>27UNIDADE 1 • A composição dos ambientes</p><p>D3_CNT_LCS_EM_3085_V1_U1_Tema3_LA_G21-AV1.indd 27D3_CNT_LCS_EM_3085_V1_U1_Tema3_LA_G21-AV1.indd 27 23/09/20 09:1823/09/20 09:18</p><p>F ormas de energia</p><p>Podemos categorizar a energia em dois grandes grupos: de movimento (cinética) e</p><p>de posição (potencial). Como exemplos de energia associada ao movimento podemos</p><p>citar as energias cinética, térmica, eólica e sonora. Já para a energia associada à posição,</p><p>temos como exemplos as energias potencial gravitacional, elástica e elétrica, além da</p><p>química e da nuclear. Juntas, a energia cinética e a potencial são chamadas de energia</p><p>mecânica. A seguir, estudaremos algumas formas em que a energia se apresenta.</p><p>E nergia cinética</p><p>A energia cinética está associada ao movimento de um</p><p>corpo. A bola de boliche que desliza em uma pista e se</p><p>choca com os pinos transfere parte da sua energia cinética</p><p>para os pinos. Estes, após o choque, adquirem energia na</p><p>forma cinética e potencial gravitacional, havendo também</p><p>dissipação pelo som e pelo calor.</p><p>» Quando a bola de boliche atinge os pinos, parte da energia</p><p>cinética da bola é transformada em energia cinética e</p><p>potencial gravitacional dos pinos, energia sonora e térmica.</p><p>En ergia térmica</p><p>A energia térmica está associada com a temperatura, que podemos relacionar à</p><p>agitação dos átomos e moléculas. Uma movimentação mais intensa das partículas</p><p>de um sistema, em determinado estado físico, está diretamente associado a uma</p><p>maior temperatura e, portanto, maior a energia térmica desse sistema.</p><p>Nas usinas termelétricas e nas nucleares, a energia térmica é transformada em</p><p>energia elétrica por meio da movimentação do vapor-d'água pressurizado, que gira</p><p>as turbinas acopladas a um dínamo, gerando eletricidade.</p><p>DABARTI CGI/SHUTTERSTOCK.COM</p><p>» Representação</p><p>esquemática de uma</p><p>usina termelétrica. Nesse</p><p>tipo de usina, a energia</p><p>térmica, proveniente da</p><p>queima de combustíveis</p><p>(renováveis ou não</p><p>renováveis), é empregada</p><p>para gerar vapor-d'água</p><p>que, canalizado, move</p><p>as engrenagens do</p><p>dínamo, responsável</p><p>pela transformação</p><p>da energia cinética</p><p>em energia elétrica</p><p>(imagem sem escala;</p><p>cores-fantasia).RE</p><p>NA</p><p>N</p><p>LE</p><p>EM</p><p>A calor</p><p>caldeira</p><p>vapor em</p><p>movimento</p><p>turbina</p><p>gerador</p><p>rede de</p><p>distribuição de</p><p>eletricidade</p><p>tanque de</p><p>resfriamento</p><p>Dínamo:</p><p>aparelho que</p><p>converte</p><p>energia</p><p>mecânica</p><p>em energia</p><p>elétrica.</p><p>28</p><p>D3_CNT_LCS_EM_3085_V1_U1_Tema3_LA_G21-AV1.indd 28D3_CNT_LCS_EM_3085_V1_U1_Tema3_LA_G21-AV1.indd 28 23/09/20 09:1823/09/20 09:18</p><p>Energia sonora</p><p>O som é originado por meio da</p><p>vibração de átomos e moléculas</p><p>que compõem os materiais em</p><p>geral. Portanto, a energia sonora</p><p>é uma das formas de energia de</p><p>movimento mais presentes em</p><p>situações que envolvem transfor-</p><p>mação de energia. Por depender da</p><p>movimentação dos átomos e das</p><p>moléculas, o som não se propaga</p><p>na inexistência delas, ou seja, o</p><p>som não se propaga no vácuo.</p><p>Energia potencial elétrica</p><p>A eletricidade é a forma como os fenômenos relativos às cargas elétricas se</p><p>denominam. Sua importância advém essencialmente da possibilidade de se trans-</p><p>formar em outra forma de energia: mecânica, térmica, luminosa etc.</p><p>O movimento ordenado das cargas elétricas produz a corrente elétrica, que é</p><p>a responsável pela transformação em outras formas de energia, por exemplo, em</p><p>energia cinética para a movimentação das hélices de um ventilador. Parte também</p><p>é transformada em energia sonora e energia térmica no funcionamento do motor.</p><p>A energia elétrica também está presente nos seres vivos. Alguns animais, como</p><p>o poraquê, podem transformar diferentes formas de energia presente em seu</p><p>corpo em energia elétrica a ser utilizada em uma descarga elétrica para afugentar</p><p>predadores ou atordoar presas.</p><p>» A energia mecânica presente</p><p>na vibração das cordas de</p><p>um violão é transformada</p><p>em energia sonora.</p><p>» O poraquê</p><p>(Electrophorus</p><p>electricus) é</p><p>um peixe que</p><p>vive em rios da</p><p>América do Sul</p><p>e pode medir</p><p>até 2 metros de</p><p>comprimento.</p><p>TROFIMOV DENIS/SHUTTERSTOCK.COM</p><p>PAULO OLIVEIRA/ALAMY STOCK PHOTO/FOTOARENA</p><p>29UNIDADE 1 • A composição dos ambientes</p><p>D3_CNT_LCS_EM_3085_V1_U1_Tema3_LA_G21-AV1.indd 29D3_CNT_LCS_EM_3085_V1_U1_Tema3_LA_G21-AV1.indd 29 23/09/20 09:1823/09/20 09:18</p><p>Energia potencial</p><p>gravitacional</p><p>Em muitos edifícios residenciais</p><p>ou comerciais, há uma regra que</p><p>proíbe manter vasos de plantas</p><p>nos beirais de janelas e varandas.</p><p>Isso porque, em caso de queda, a</p><p>energia associada a essa posição é</p><p>transformada em energia de movi-</p><p>mento (cinética) durante a queda,</p><p>podendo provocar acidentes graves</p><p>no caso de atingir uma pessoa no</p><p>solo. A energia potencial gravita-</p><p>cional é uma energia de posição e</p><p>está associada à altura em que o</p><p>corpo está em relação à referência</p><p>estabelecida, que pode ser o solo,</p><p>por exemplo.</p><p>» Não se deve deixar objetos na beirada das janelas ou</p><p>pendurados em varandas, pois há risco de queda e,</p><p>consequentemente, acidentes.</p><p>» Ao se exercitar, a</p><p>pessoa participa das</p><p>transformações de energia.</p><p>PA</p><p>BK</p><p>OV</p><p>/S</p><p>HU</p><p>TT</p><p>ER</p><p>ST</p><p>OC</p><p>K.</p><p>CO</p><p>M</p><p>Energia potencial elástica</p><p>Energia potencial elástica é a energia armazenada no sistema em virtude da</p><p>deformação provocada em relação à posição original. Muitos atletas têm optado</p><p>por usar elásticos extensores em treinos de musculação pela efi-</p><p>ciência do movimento nas fases de extensão e relaxamento.</p><p>Manuseando um elástico ou uma mola, nota-se que, ao</p><p>defor-</p><p>má-los, surge uma força no sentido contrário à deformação</p><p>que faz que eles tendam a retornar à forma original.</p><p>Quanto maior a deformação oferecida, maior a energia</p><p>potencial elástica.</p><p>LJ</p><p>UP</p><p>CO</p><p>SM</p><p>OK</p><p>OV</p><p>SK</p><p>I/S</p><p>HU</p><p>TT</p><p>ER</p><p>ST</p><p>OC</p><p>K.</p><p>CO</p><p>M</p><p>30</p><p>D3_CNT_LCS_EM_3085_V1_U1_Tema3_LA_G21-AV1.indd 30D3_CNT_LCS_EM_3085_V1_U1_Tema3_LA_G21-AV1.indd 30 23/09/20 09:1823/09/20 09:18</p><p>Energia química</p><p>É uma forma de energia potencial,</p><p>uma vez que está armazenada nas</p><p>interações das partículas constituin-</p><p>tes das substâncias.</p><p>No momento em que ocorre uma</p><p>reação química, ligações serão rom-</p><p>pidas, novas ligações são formadas e</p><p>as energias envolvidas nesses pro-</p><p>cessos são redistribuídas durante as</p><p>reações químicas.</p><p>Nas pilhas e baterias, a geração</p><p>de energia elétrica acontece a partir</p><p>das reações químicas que ocorrem</p><p>entre seus componentes.</p><p>Na combustão, o calor liberado</p><p>durante a queima do carvão ou da</p><p>madeira, por exemplo, é resultado</p><p>da transformação das energias</p><p>envolvidas nas ligações químicas</p><p>em energia térmica. Ao mesmo</p><p>tempo, novos produtos são forma-</p><p>dos, como as cinzas, entretanto as</p><p>ligações entre seus átomos e molé-</p><p>culas são menos energéticas.</p><p>» Nos animais, a alimentação possibilita o acesso à energia</p><p>necessária à manutenção do organismo. Na imagem,</p><p>periquito-de-encontros-amarelos, Brotogeris chiriri</p><p>(Miranda, MS, 2016).</p><p>» O fogo é consequência da formação e quebra de ligações químicas.</p><p>Energia nuclear</p><p>Energia nuclear é a energia liberada nas reações nucleares,</p><p>que envolvem processos de transformações dos núcleos atô-</p><p>micos. Uma das fontes para a produção da energia nuclear é</p><p>o minério de urânio, material encontrado em vários países,</p><p>inclusive no Brasil.</p><p>Energia eólica</p><p>É o nome que se dá à energia proveniente do movimento dos ventos, utili-</p><p>zada, por exemplo, para girar um sistema de hélices acopladas a um dínamo que</p><p>transformam a energia eólica em energia elétrica. É o que ocorre no dispositivo</p><p>mostrado no filme O menino que descobriu o vento, citado na abertura do tema.</p><p>BJ</p><p>OE</p><p>RN</p><p>W</p><p>YL</p><p>EZ</p><p>IC</p><p>H/</p><p>SH</p><p>UT</p><p>TE</p><p>RS</p><p>TO</p><p>CK</p><p>.C</p><p>OM</p><p>M</p><p>AR</p><p>KO</p><p>J</p><p>EG</p><p>DI</p><p>C/</p><p>SH</p><p>UT</p><p>TE</p><p>RS</p><p>TO</p><p>CK</p><p>.C</p><p>OM</p><p>M</p><p>AR</p><p>CO</p><p>S</p><p>AM</p><p>EN</p><p>D/</p><p>PU</p><p>LS</p><p>AR</p><p>IM</p><p>AG</p><p>EN</p><p>S</p><p>» Os cristais amarelo-esverdeados na</p><p>rocha evidenciam a presença do urânio.</p><p>31UNIDADE 1 • A composição dos ambientes</p><p>D3_CNT_LCS_EM_3085_V1_U1_Tema3_LA_G21-AV1.indd 31D3_CNT_LCS_EM_3085_V1_U1_Tema3_LA_G21-AV1.indd 31 23/09/20 09:1823/09/20 09:18</p><p>Térmica</p><p>Luminosa</p><p>Luminosa</p><p>Sonora</p><p>Térmica</p><p>Sonora</p><p>Cinética</p><p>Térmica</p><p>Luminosa</p><p>Eólica Solar Potencial Química</p><p>Cinética</p><p>Cinética</p><p>Elétrica</p><p>Sonora Sonora</p><p>A conservação da energia</p><p>Estudar as formas de energia (de movimento e de posição) individualmente é até menos</p><p>importante do que compreender as possíveis transformações de uma energia em outra.</p><p>Na Ciência, a lei ou princípio da conservação de energia estabelece que a quantidade total</p><p>de energia em um sistema físico permanece constante. Assim, é possível dizer que a energia</p><p>não pode ser criada nem destruída, mas transformada de um tipo para outro.</p><p>» Esquema mostrando</p><p>algumas das</p><p>transformações</p><p>de energia mais</p><p>utilizadas pelo ser</p><p>humano (imagem</p><p>sem escala;</p><p>cores-fantasia).</p><p>Espaços de aprendizagem</p><p>Acesse o link a seguir e simule diferentes transformações de energia que podem acontecer no ambiente.</p><p>FORMAS de energia e transformações. PhET, 2020. Disponível em: https://phet.colorado.edu/sims/html/</p><p>energy-forms-and-changes/latest/energy-forms-and-changes_pt_BR.html. Acesso em: 16 jun. 2020.</p><p>AL</p><p>EX</p><p>A</p><p>RG</p><p>OZ</p><p>IN</p><p>O</p><p>» Transformação e conservação de energia</p><p>32</p><p>D3_CNT_LCS_EM_3085_V1_U1_Tema3_LA_G21-AV1.indd 32D3_CNT_LCS_EM_3085_V1_U1_Tema3_LA_G21-AV1.indd 32 23/09/20 09:1823/09/20 09:18</p><p>1. Associe a letra M para as energias de movimento e P para as energias de posição na listagem abaixo:</p><p>a. Energia potencial elétrica ( )</p><p>b. Energia potencial gravitacional ( )</p><p>c. Energia térmica ( )</p><p>d. Energia potencial elástica ( )</p><p>e. Energia nuclear ( )</p><p>f. Energia sonora ( )</p><p>g. Energia química ( )</p><p>h. Energia cinética ( )</p><p>2. Associe a coluna da esquerda com a coluna da direita.</p><p>Energia potencial gravitacional (EPG) ( ) Associada à deformação do elástico.</p><p>Energia potencial elástica (EPE) ( ) Associada à velocidade.</p><p>Energia cinética (EC) ( ) Associada à posição em relação ao solo.</p><p>3. Liste as transformações de energia que ocorrem quando ouvimos música em um rádio portátil a pilhas.</p><p>4. Observe a imagem a seguir.</p><p>Não escreva no livroAtividades As respostas e os comentários das atividades estão disponíveis no Manual do Professor.</p><p>Com base nas informações apresentadas e em seus conhecimentos, identifique o tipo de energia</p><p>(cinética ou potencial gravitacional) associada aos pontos A, B e C destacados na imagem. Adote o</p><p>solo como referência.</p><p>5. Ao abastecer um automóvel com gasolina, podemos afirmar que 100% da energia envolvida nas</p><p>transformações químicas sofridas por esse combustível irá se transformar em energia cinética?</p><p>Explique.</p><p>6. O salto com vara é uma modalidade olímpica em que o atleta acelera seu movimento ao correr em</p><p>direção à estrutura que sustenta um sarrafo que irá determinar a altura a ser ultrapassada no salto.</p><p>Observe a imagem a seguir, que representa o salto com vara.</p><p>Descreva a(s) forma(s) de energia nos pontos 1, 2, 3 e 4 destacados na imagem.</p><p>» Representação</p><p>esquemática de</p><p>atleta realizando</p><p>salto com</p><p>vara (imagem</p><p>sem escala;</p><p>cores-fantasia).</p><p>Descreva a(s) forma(s) de energia nos pontos 1, 2, 3 e 4 destacados na imagem.</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>4</p><p>PA</p><p>UL</p><p>O</p><p>CÉ</p><p>SA</p><p>R</p><p>PE</p><p>RE</p><p>IR</p><p>A</p><p>» Esqueitistas em</p><p>pista half pipe.</p><p>RICARDO ROCHA/ALAMY/FOTOARENA</p><p>B</p><p>Ao subir a outra parte</p><p>vertical da pista, o</p><p>esqueitista executa</p><p>uma manobra no</p><p>ponto mais alto de</p><p>sua trajetória.</p><p>O esqueitista apoia</p><p>as rodas traseiras do</p><p>seu esqueite na borda</p><p>da pista vertical e</p><p>prepara-se para o drop</p><p>(o início do movimento</p><p>do esqueite).</p><p>Após o drop,</p><p>o esqueitista</p><p>rapidamente</p><p>alcança o meio</p><p>da pista, que é</p><p>plana. CA</p><p>33UNIDADE 1 • A composição dos ambientes</p><p>D3_CNT_LCS_EM_3085_V1_U1_Tema3_LA_G21-AV1.indd 33D3_CNT_LCS_EM_3085_V1_U1_Tema3_LA_G21-AV1.indd 33 23/09/20 09:1823/09/20 09:18</p>