Sumário do Volume Ciências Unidade: Terra e Universo 5 1. 5 1.1 Um breve histórico da Astronomia 5 1.2 Geocentrismo versus Heliocentrismo 10 1.3 Calendários 15 2. A evolução dos instrumentos astronômicos 21 2.1 Instrumentos astronômicos antigos 21 2.2 Instrumentos astronômicos modernos 25 Unidade: Tecnologia e Sociedade 34 3. A importância de se realizarem medidas 34 3.1 O que é medir? 35 3.2 A capacidade de realizar medidas é antiga 35 3.3 As diferentes unidades de medida 37 4. A Química e a sua influência histórica 44 4.1 Alquimia: a ciência dos bruxos 46 4.2 A representação dos elementos químicos sofreu várias mudanças 47 4.3 Tabela Periódica: a organização dos elementos químicos 49 5. Átomo: um constituinte da matéria 54 5.1 Conhecendo a estrutura do átomo 56 5.2 Partículas fundamentais do átomo 59 5.3 Comparação entre os átomos: isótopos, isóbaros e isótonos 61 6. Fotossíntese: a transformação energética mais espetacular da natureza 66 6.1 Os seres vivos também dependem de fontes de energia 66 6.2 Etapas da fotossíntese 68 6.3 Fatores que interferem na atividade fotossintética 70 7. A matéria e o grande ciclo da vida 72 7.1 O ciclo da água na natureza 72 7.2 Os ciclos do carbono e do oxigênio são interligados 74 7.3 Bactérias em ação: o ciclo do nitrogênio na natureza 76 7.4 Efeitos das atividades humanas sobre os ciclos biogeoquímicos 78 8. Dias quentes e dias frios 82 8.1 Calorimetria: a transferência de calor 83 8.2 A influência da superfície na troca de calor 88 8.3 Corpos claros e corpos escuros 91 8.4 A energia transformada em trabalho 92 8.5 Potência e funcionamento de máquinas 93
Sumário Completo VOLUME 1 Unidade: Terra e Universo 1. 2. A evolução dos instrumentos astronômicos Unidade: Tecnologia e Sociedade 3. A importância de se realizarem medidas 4. A química e a sua influência histórica 5. Átomo: um constituinte da matéria 6. Fotossíntese: a transformação energética mais espetacular da natureza 7. A matéria e o grande ciclo da vida 8. Dias quentes e dias frios VOLUME 2 9. Diversidade do Reino Plantae 10. Vertebrados 11. Verminoses Unidade: Ser Humano e Saúde 12. Vivemos em um mundo em movimento VOLUME 3 13. Sistemas de integração I: Sistemas Nervoso e Sensorial 14. Os sons e a audição 15. A sensibilidade à luz confere aos animais a capacidade de orientar 16. As drogas alteram a nossa maneira de ser 17. Sistemas de integração II: Sistema Endócrino
Ciências 5 unidade: terra e universo 1. astronomia, a mais antiga das CiênCiaS Quem somos? De onde viemos? Como tudo começou? O mundo pode acabar? Existe vida em outro lugar do Universo ou apenas na Terra? Com certeza, você já ouviu essas e várias outras perguntas, que são comuns entre os homens desde que olharam para o céu pela primeira vez. Para tentar respondê-las, eles recorreram à Astronomia, a mais velha de todas as ciências e a que desempenhou o mais importante papel em toda a história da humanidade. Nessa busca incansável por respostas, é possível observar, por exemplo, que alguns fenômenos celestes se repetem de forma regular, como o nascer e o pôr do sol, as fases da Lua, o movimento aparente das estrelas e das constelações. Também foram observadas pequenas variações nesses fenômenos ao longo dos dias e das noites e a cada época do ano. As especulações sobre os mistérios do Universo remontam aos tempos pré-históricos; por isso, a Astronomia é, provavelmente, a ciência natural mais antiga, com suas origens em práticas religiosas pré-históricas. Disponível em: <http://enigmadaciencia.blogspot.com.br>. Acesso em: 26 set. 2014. 1.1 Um breve histórico da Astronomia O s registros mais antigos que envolvem Astronomia datam aproximadamente de 4000 anos a.c. e se devem aos babilônios, os egípcios, aos assírios e aos chineses. Estudar os astros, naquela época, tinha como objetivo medir o tempo e, assim, prever a melhor época para o plantio e a colheita ou mesmo para fazer previsões para o futuro, identificando objetos celestes, como deuses e espíritos, relacionando-os às chuvas, às estações do ano, às secas e às marés. Acredita-se que os primeiros astrônomos eram sacerdotes. Acompanhe, na linha do tempo a seguir, os principais registros e descobertas astronômicas.
6 Ciências 4000 a.c. Egito e América Central As mais antigas observações astronômicas já registradas, importantes para o desenvolvimento da agricultura. 3000 a.c. Egito, China, Mesopotâmia e América Central Primeiros materiais escritos sobre Astronomia. 2697 a.c. China Data do mais antigo documento preservado relatando um eclipse solar. 2000 a.c. Egito, Mesopotâmia, Inglaterra, Babilônia Século VI a.c. 330 a.c. 280 a.c. 240 a.c. 130 a.c..... Primeiros calendários lunares. Primeiros desenhos das constelações. Movimento aparente do Sol, da Lua e dos 5 planetas conhecidos. Criação do. Zodíaco.. Pitágoras: a Terra tem forma esférica. Tales de Mileto: mediu a altura das pirâmides pelo comprimento de suas sombras e do ângulo em relação ao Sol. Aristóteles publica Sobre os céus, obra contendo todas as suas teorias astronômicas. Aristarco de Samos: a Terra gira em torno do Sol. Ele também foi o primeiro a determinar a distância relativa entre o Sol e a Terra. Eratóstenes de Cyrene: medida precisa da circunferência da Terra. Hipócrates: primeiro catálogo estelar e primeiros mapas estelares.... Acervo CNEC
Ciências 7 45 a.c. Introdução do calendário solar juliano. 140 d.c. Ptolomeu: Teoria Geocêntrica. 1543 Nicolau Copérnico: Teoria Heliocêntrica. 15 de outubro de 1542 O Papa Gregório XIII introduz o calendário 17 de fevereiro de 1600 Giordano Bruno foi condenado à morte na fogueira depois de 8 anos de prisão, sob as acusações de blasfêmia, conduta imoral e heresia por desafiar a doutrina oficial da Igreja sobre a origem e a estrutura do universo. 1608 1609 1611 1633...... Gregoriano. Lippershey, um fabricante de óculos holandês, inventa o primeiro telescópio. Galileu usa pela primeira vez um telescópio, que ele mesmo construiu e chamou de perspicillium, e descobre os quatro maiores satélites de Júpiter, as crateras da Lua e se assombra com o número de estrelas da Via Láctea. Kepler provou, através de cálculos matemáticos, que o Sol ocupa o centro do Sistema Solar. Elaborou as Leis das Órbitas. Galileu observa as manchas solares. Galileu é forçado a negar suas teorias. Acervo CNEC
8 Ciências 1687 Isaac Newton publica Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, estabelecendo a teoria da Gravitação Universal. 1705 Halley prevê que um cometa (que mais tarde seria chamado de cometa Halley) iria retornar em 1758. 1827 15 de outubro: o imperador D. Pedro I cria o Imperial Observatório do Rio de Janeiro. Com a Proclamação da república, em 1889, o Imperial Observatório do Rio de Janeiro passou a se denominar Observatório Nacional. 1905 Albert Einstein: Teoria da Relatvidade. 1916 1937 Albert Einstein propõe uma nova teoria sobre a gravitação. Construção do primeiro radiotelescópio. 4 de outubro de 1957 1 58 1959...... União Soviética: Sputnik, primeiro satélite artificial. Primeiro satélite artificial dos Estados Unidos O satélite soviético Lunik I passa pela Lua. O satélite soviético Lunik II pousa na Lua. Acervo CNEC
Ciências 9 12 de abril de 1961... Yuri Gagarin: : primeiro homem no espaço. 20 de julho de 1969 1972 Chegada do homem à Lua. Pioneer 10: primeira sonda espacial a ser enviada ao planeta Júpiter. 1974 Sonda Mariner 10: primeiras imagens de Marte 1977 1980 Descoberta dos anéis do planeta Urano. Voyager I: primeiras imagens de Saturno e seus anéis. 28 de janeiro de 1986 24 de abril de 1990 1992 Ocorre o desastre do Space Shuttle Challenger, 73 segundos após sua decolagem, provocando a morte dos 7 tripulantes. Telescópio Hubble é colocado em órbita... 16 de setembro: descoberta do primeiro objeto em órbita em torno do Sol além do planeta Plutão, no Cinturão de Kuiper. 31 de outubro: o Papa João Paulo II anuncia que a Igreja Católica errou ao condenar Galileu. 2000 São observadas variações de temperatura no Universo, o que indica que ele se expandirá para sempre, ou seja, que ele deve ser plano e aberto. Acervo CNEC
10 Ciências Outras evidências de conhecimento astronômico muito antigas foram deixadas através de monumentos, como o de Newgrange, construído em 3200 a.c., e Stonehenge, na Inglaterra, um enigma tão grande quanto ao das pirâmides do Egito. As pedras azuis que formam esse colosso são encontradas a 400 km do local, o que nos leva a crer que atravessaram o mar para chegar a Stonehenge. Algumas delas pesam 50 toneladas e têm em torno de 5 m de altura. Acredita-se que esse monumento foi construído entre os anos de 2800 e 1100 a.c. Há referências que os Druidas, membros de uma tribo Celta, tenham usado Stonehenge para suas cerimônias, porém eles não foram os construtores desse magnífico monumento de pedras. Newgrange, monumento de pedras construído em torno de 3200 a.c.: nos solstícios de inverno, o Sol ilumina o corredor e a câmara central. Disponível em: <http://travelsurround.com>. Acesso em: 26 set. 2014. Stonehenge: altar de pedras, possivelmente utilizado em cerimônias em homenagem ao Sol ou mesmo um portal para seres de outro planeta. Nesse monumento, algumas pedras estão alinhadas com o nascer e o pôr do sol, no início do verão e do inverno. Disponível em: <http://blogs.kcl.ac.uk>. Acesso em: 29 set. 2014. Trabalhando com Pesquisa Durante cerca de 20 anos, o astrônomo dinamarquês Tycho Brahe realizou rigorosas observações dos movimentos planetários, reunindo dados que serviram de base para o trabalho desenvolvido após sua morte, por seu discípulo, o astrônomo alemão Johannes Kepler (1571 1630). Kepler, detentor de grande habilidade matemática, analisou cuidadosamente os dados coletados por Tycho Brahe, ao longo de vários anos, tendo descoberto três leis para o movimento dos planetas. Pesquise, em livros ou na Internet, o que Kepler constatou sobre a proximidade dos planetas em relação ao Sol. 1.2 Geocentrismo versus Heliocentrismo Aristarco de Samos (310-230 a.c.) foi o primeiro a propor que a Terra se movia ao redor do Sol. Ele sustentava a ideia de que o astro era o centro do nosso sistema planetário, e não a Terra. Note que Aristarco antecipou as ideias de Nicolau Copérnico em quase 2000 anos. Cláudio Ptolomeu (85-165 d.c.) propôs a Teoria Geocêntrica, em que a Terra era o centro do Universo. As Grandes Navegações realizaram-se com esse conhecimento do Universo, dessa astronomia geocêntrica que, embora fosse errada, permaneceu aceita por mais de 13 séculos, amparada pela Igreja Católica, a qual, ao colocar a Terra como centro do Universo, permitia ao homem ser considerado a obra mais importante da Criação. Claudio Ptolomeu, defensor do Sistema Geocêntrico. Disponível em: <www.on.br>. Acesso em: 28 set. 2014.
Ciências 11 Nicolau Copérnico (1473-1543) sugeriu que o Sol se encontrava imóvel no centro e, ao seu redor, a Terra, a Lua e outros planetas, constituindo, assim, a Teoria Heliocêntrica. Tanto a Terra quanto os demais planetas giravam em uma trajetória circular ao redor do Sol, exceto a Lua, que girava ao redor da Terra. Nicolau Copérnico Disponível em: <http://mathisencorollary.blogspot.com>. Acesso em: 29 set. 2014. ES FE RA S DA LAS TRE ES S ELA TR ES FIXAS M Júpter cúrio er LUA TERRA turn Jú pt L V rio rcú Sa te Mar UA us ên Me Saturn o VÊNUS Mar te SO L er FIXAS o Sistema Geocêntrico Sistema Heliocêntrico Sistema Geocêntrico proposto por Ptolomeu (A) e Sistema Heliocêntrico proposto por Copérnico (B). Acervo CNEC Na época, o modelo de Copérnico foi considerado absurdo: como é que a Terra podia se mover no espaço sem produzir uma grande ventania e sem desviar a queda dos objetos? Trocar a Terra pelo Sol como centro do sistema planetário significava, para a Igreja Católica, tirar o homem do centro do Universo, ideia considerada uma heresia, o que fez com que o livro de Copérnico entrasse para o Index librorum prohibitorum (Índice dos livros proibidos pela Igreja), até que os seus erros fossem corrigidos. Somente em 1835 tal obra foi retirada do Index. Galileu Galilei (1564-1642), italiano nascido em Pisa, é considerado um dos criadores da Ciência Moderna. Em Pisa, na torre inclinada, fez experiências para a verificação da velocidade de queda dos corpos, chegando à seguinte conclusão: abandonados de uma mesma altura, um corpo leve e um corpo pesado caem juntos, atingindo o chão no mesmo instante. Galileu Galilei Disponível em: <http://upload.wikimedia.org>. Acesso em: 28 set. 2014.
12 Ciências Além de assuntos como a queda livre dos corpos, movimento do pêndulo, etc., Galileu fez uma série de observações em relação à Astronomia. Nessa época, começo do século XVII, o holandês Hans Lippershey (fabricante de óculos) inventou um instrumento composto por lentes que melhorava a capacidade de visão. Galileu Galilei, sabendo dessa invenção, por volta de 1610, construiu o seu primeiro telescópio que aumentava, em torno de três vezes, o tamanho da imagem dos corpos. Ele fabricou aparelhos para olhar o que os navios traziam, aperfeiçoou a sua luneta e, com este instrumento simples, descobriu a existência de crateras e de montanhas na Lua, de manchas solares, a rotação do Sol em torno de si mesmo, os anéis do planeta Saturno, os satélites do planeta Júpiter, que a Via Láctea é formada por um número incontável de estrelas, a esfericidade do planeta Vênus, e que este refletia a luz do Sol. A) C) B) Graças à sua luneta, Galileu pôde observar as manchas solares (A), os anéis de Saturno (B) e os satélites do planeta Júpiter (C). Disponível em: (A) <www.nasa.gov>. (B) <www.howdoeslooklike.com>. (C) <http://10minuteastronomy.files.wordpress.com>. Acesso em: 28 set. 2014. Galileu defendeu o Sistema Heliocêntrico de Copérnico: o Sol era o centro, e a Terra girava ao seu redor, o que foi considerado uma ofensa à Igreja Católica, e Galileu foi submetido à Inquisição (tribunal religioso que perseguia e, às vezes, até matava aqueles que tinham ideias contrárias às crenças da Igreja). Para evitar que fosse queimado vivo, Galileu foi obrigado a negar as suas ideias a respeito do Sol como centro do Sistema Solar. Galileu foi submetido a extensos interrogatórios acompanhados de torturas. Vestido como penitente, foi obrigado a recitar e a assinar uma confissão negando suas ideias perante o Conselho da Igreja Católica. Mesmo assim, Galileu foi condenado à prisão em sua própria casa até a data de sua morte, em 1642. Somente em 31 de outubro de 1992, o Papa João Paulo II reviu o posicionamento da Igreja Católica diante da condenação imposta a Galileu há 359 anos, qualificando-o como físico genial. O modelo heliocêntrico proposto por ele teve aceitação científica devido às suas descobertas astronômicas associadas à maneira apaixonada e convicta como defendeu suas opiniões. No ano em que Galileu morreu, nasceu na Inglaterra outro gênio da ciência: Isaac Newton, cujo pai faleceu dois meses antes de seu nascimento. Newton foi criado pelos avós maternos, devido ao segundo casamento de sua mãe.
Ciências 13 Em 1665, aos 23 anos, Isaac Newton completou os seus estudos em Física e em Matemática. Quando Newton estava no quarto ano da Universidade, um surto de peste bubônica (peste negra) atingiu Londres, e ele voltou à casa de seus avós, no campo, lá permanecendo durante 18 meses. Esse período foi considerado por Newton como o mais importante de sua vida, pois foi quando ele realizou inúmeras descobertas em Matemática e em Física. Isaac Newton também desenvolveu trabalhos em parceria com Edmond Halley, calculando a órbita do cometa que recebe o seu nome. Em 1686, Newton apresentava a primeira edição, em latim, da sua obra mais importante, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Princípios Matemáticos de Filosofia Natural). Ele morreu aos 84 anos de idade. A Inglaterra deu-lhe um tratamento de herói nacional, sepultado com reis, rainhas e outros heróis ingleses na Abadia de Westminster, em Londres. Em seu epitáfio, está escrito: Nature and nature s laws lay hid in night. God said: Let Newton be!. And all was light. (A natureza e suas leis jazem ocultas na noite. Deus disse: Que Newton exista!. E tudo se fez luz). Disponível em: <http://cdn.images.express.co.uk>. Acesso em: 29 set. 2014. Isaac Newton: Se consegui enxergar mais longe, foi porque me apoiei em ombros de gigantes., afirmava em referência a Galileu, Kepler e Copérnico. 1 Exercícios de sala IDADE MÉDIA!! TODOS TEMEM O CACHORRO LOUCO. MAS EU SÓ ESTOU FALANDO QUE A TERRA GIRA EM TORNO DO SOL! NÍQUEL NÁUSEA Fernando Gonsales. Disponível em: <http://www2.uol.com.br>. Acesso em: 29 set. 2014.
14 Ciências Qual teoria explica a posição da Terra e do Sol proposta pelo cão? Explique sua resposta. 2 Complete este organograma com o nome dos fi lósofos e dos cientistas estudados, período em que viveram e suas principais ideias e descobertas na Astronomia e na Ciência. Ptolomeu Tycho Brahe Galileu Galilei 1548-1600 1571-1630 Primeiro a propor o Sistema Heliocêntrico 3 Ninguém sabe ainda qual o tamanho do Universo. Mesmo antes de ser inventado o telescópio, os seres humanos já tentavam explicar o movimento dos astros no céu. Uns colocavam a Terra no centro do Universo, outros, o Sol. Assim sendo, relacione corretamente estas colunas. ( 1 ) Geocentrismo ( ) Nicolau Copérnico ( 2 ) Heliocentrismo ( ) Cláudio Ptolomeu ( ) Galileu Galilei ( ) Aristarco de Samos ( ) Aristóteles A sequência correta é: a) 1 1 1 2 2. d) 1 2 2 1 1. b) 2 1 2 2 1. e) 1 2 1 2 1. c) 2 2 2 1 1. 4 A curiosidade humana sobre a origem do Universo certamente é muito antiga. Porém, apenas no último século, o homem desenvolveu teorias e tecnologias sofi sticadas para investigar a imensidão desse Universo. Relacione corretamente os nomes dos astrônomos às afi rmativas que os seguem: 1) Aristarco de Samos 2) Galileu Galilei 3) Tycho Brahe 4) Isaac Newton 5) Copérnico ( ) Confeccionou a primeira luneta e observou as crateras da Lua. ( ) Era um excelente astrônomo, conseguiu localizar a posição de planetas, apesar de não ser um bom matemático.
Ciências 15 ( ) Antecipou em quase 2 mil anos as ideias de Nicolau Copérnico ao propor o Sol como centro do Universo. ( ) Escreveu um livro no qual tirou a Terra do centro do Universo. ( ) Enunciou a lei da Gravitação Universal após observar a queda dos corpos. A sequência correta é: a) 1 2 3 4 5. d) 3 2 1 4 5. b) 5 4 3 2 1. e) 2 3 1 5 4. c) 3 2 1 5 4. 5 Por que o livro de Copérnico entrou para a lista dos livros proibidos pela Igreja em 1616? 1.3 Calendários Você é o autor Procure imaginar o caos que seria se, de repente, todos os meios que temos à disposição para marcar o tempo deixassem de existir. Qual seria a data de seu aniversário? Quando seriam suas férias? E quando elas iriam acabar? Qual seria o início de suas aulas? Quando chegaria o sábado ou o domingo? Em que época plantar? Com a ajuda de seu professor de Língua Portuguesa, elabore um texto, em primeira pessoa, em que você narre um belo dia em que você acorde e perceba que os calendários deixaram de existir. Capriche no seu texto! Em algum momento você já se perguntou qual é o significado de tempo? Saiba mais Para Albert Einstein, o tempo, como o conhecemos, não passa de uma invenção do homem. Além disso, espaço e tempo são modos pelos quais o homem pensa o mundo, e não condições sob as quais ele vive. Uma das formas de se contar o tempo é através do uso do calendário. Mas qual é a importância do calendário? Você sabe por que o inventaram? Saiba mais Janeiro D S T Q Q S S Maio 29 30 31 D S T Q Q S S Abril Q S S Fevereiro Março D S T Q Q S S D S T Q Q S S D S T Q 29 30 31 Junho D S T Q Q S S 29 30 30 31 Julho 29 D S T Q Q S S 29 30 31 29 30 Agosto D S T Q Q S S 31 A palavra calendário vem do latim calendarium, que, por sua vez, é derivado de calendae, primeiro dia do mês romano, em que as contas deveriam ser pagas. Além disso, essa palavra signifi cava livro de contas ou registro, o qual era utilizado no tempo dos romanos pelos agiotas (pessoas que emprestavam dinheiro a juros elevados), que registravam os nomes de seus devedores. O calendário é considerado um sistema de contagem de tempo relativamente longo (maior que um dia), ao contrário dos primeiros que eram destinados a fornecer indicações astronômicas ou astrológicas (dia e mês). Porém, a marcação do tempo teve e tem uma importância bastante signifi cativa na vida do homem. 29 30 O calendário é um sistema de contagem de dias inteiros que deve manter sincronia da passagem do tempo em longo prazo; representa, pois, um meio de agrupar os dias, de forma a atender às necessidades da vida civil e da vida religiosa. Acervo CNEC
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