Ciências da 5ª série parte I

 

O surgimento do Universo

 

Existem várias explicações sobre a origem do Universo. Há, sobre esse assunto, as explicações religiosas e as científicas. Trataremos aqui da visão científica, ou seja, de como os cientistas procuram explicar os fenômenos que observam no Universo.  Não se sabe ao certo , mas os cientistas calculam que o Universo tenha começado a existir há cerca de 15 bilhões de anos. Parece impossível afirmar uma coisa dessas -15 bilhões de anos é muito tempo!

 

O que levou os cientistas a pensarem que o Universo tenha tido um começo?

O telescópio Hubble, consegue captar a luz de estrelas que mostra como elas eram a bilhões de anos. Analisando a luz das estrelas, é possível saber a velocidade com que elas estão se afastando ou se aproximando de nós, sua composição química, idade, temperatura e massa, entre outros aspectos.

Os cientistas então descobriram algo inesperado: as galáxias estão se afastando da Terra!

Para você entender melhor o que está acontecendo, faça várias bolinhas de tinta com uma caneta sobre a borracha de uma bexiga (balão de aniversário) e comece a soprar. Veja o que acontece com a distância entre as marcas de tinta.

A análise da luz das estrelas mostra que as galáxias estão se afastando  uma das outras, assim como as marcas feitas na bexiga. Isso acontece porque o Universo, como a bexiga de nosso exemplo, está se expandindo.

Mas se eles está se expandindo, podemos concluir que, no passado as galáxias estavam mais próximas. Quanto mais voltarmos no tempo, mais próximas elas estavam.

Podemos supor, então um momento em que toda a matéria do Universo estava compactada em um único ponto, infinitamente comprida em temperaturas enormes. Foi então o que aconteceu o que os cietistas chamam de “a grande explosão” ou, em inglês, o big-bang. Era o início do Universo, que teria ocorrido há mais ou menos 15 bilhões de anos.

Depois da explosão, a temperatura inicial, que era de mais de um trilhão de graus Celsius, começou a diminuir, e os átomos como formam a matéria hoje, se originaram, a partir dos prótons, elétrons e outras partículas.

Primeiro, os átomos se agruparam em núvens de gases. Cerca de um bilhão de anos depois, as primeiras estrelas e galáxias surgiram.

 

E antes do big-bang?

Os cientistas não sabem dizer. Como não havia nem tempo nem espaço antes da grande explosão, alguns acham difícil afirmar que havia alguma coisa anterior. Segundo eles, todo o Universo passou a existir só a partir da grande explosão.

Mas a ciência ainda não tem uma resposta para essa discussão. Como também não tem para o futuro do Universo.

Estrelas

 


Nebulosa
As estrelas “nascem” a partir de nebulosas constituídas, em grande parte, por gases, poeira e partículas sólidas.

Os cientistas explicam que existe uma atração recíproca entre as partículas de matéria que compõe a grande nuvem – a nebulosa. Essa atração é denominada força de gravidade. Em razão da força de gravidade, a matéria que constitui uma nebulosa se agrupa, compondo uma massa compacta e formando os astros.

Alguns astros alcançam um tamanho gigantesco, e a temperatura no seu interior é elevadíssima. A pressão e o aquecimento se tornam tão intensos no centro desses astros que uma grande quantidade de energia é liberada sob forma de calor e luz. Essa propriedade de produzir o próprio calor e a própria luz é o que diferencia as estrelas dos planetas e de outros astros.

O brilho das estrelas é produzido por parte de sua energia, que se irradia pelo espaço sob a forma de luz. As estrelas não duram para sempre. Elas “nascem”, evoluem e “morrem”. Esse mesmo processo ocorre com o Sol, pois ele também é uma estrela.

 

 

A luz das estrelas

Pode parecer estranho, mas quando olhamos para as estrelas, estamos vendo o passado delas. Se a estrela estiver bem longe, bem longe mesmo, ela pode até nem mais existir da forma como a conhecemos hoje – e inclusive ter se transformado em outro corpo celeste. Quando observamos uma estrela, estamos captando a luz que ela emitiu para o espaço. A luz é uma forma de energia que viaja com a incrível velocidade de cerca de 300 mil quilômetros por segundo. Mas como a distância entre os corpos celestes também é grande, pode levar um bom tempo para que a luz da estrela chegue até nós.

Veja o exemplo:

A estrela mais próxima de nós, depois do Sol, chamada Próxima do Centauro, está a uma distância de 40 trilhões de quilômetros da Terra. Isso quer dizer que a luz dessa estrela leva cerca de 4,2 anos ou 4,2 anos-luz para chegar até aqui. Então quando observamos essa estrela, estamos vendo, nesse momento, a luz que ela emitiu a 4,2 anos. Se, neste momento, essa estrela deixasse de existir ela só “se apagaria”, isto é, sua luz deixaria de chegar até nós, daqui a 4,2 anos. Só então perceberíamos que ela deixou de existir.

O brilho das estrelas é ofuscado durante o dia pela luz do Sol que é a estrela mais perto da Terra. Por isso, percebemos as estrelas no céu somente à noite, mas elas permanecem lá durante o dia.

 

Cor das estrelas

A olho nu, é difícil distinguir a cor das estrelas. Em razão das grandes distâncias que elas estão de nós, a quantidade de luz que chega aos nossos olhos é muito pequena e não percebemos cores quando há pouca luz.

A cor das estrelas depende do calor que chega do núcleo à superfície delas e tem, portanto, relação com a sua temperatura. As estrelas com superfície mais quente apresentam cores branca  ou azulada, e aquelas de cor avermelhada são as que têm a superfície menos quente. Com o telescópio é possível observar a cor das estrelas com mais nitidez.

Nas estrelas menos quentes, a temperatura da superfície chega a 3 000ºC, enquanto nas mais quentes chega a 50 000ºC.

O Sol tem a cor amarelada e, comparado com as outras estrelas, possui uma temperatura média.

 

Figura ao lado: O azul representa o gás interestelar quente, as estrelas surgem a cor verde e a poeira quente a vermelho. As estrelas super gigantes vermelhas são as estrelas de maior brilho ao centro.

 

 

 

Porque as estrelas piscam?

Olhando para o céu à noite, podemos ver que o brilho das estrelas mudam: elas “piscam”. Mas estrelas estão sempre emitindo a mesma luz. O piscar é provocado por mudanças no ar da atmosfera que a luz atravessa.

As constelações

 

A posição de uma estrela em relação a outra nos parece fixa. No entanto, as estrelas, estão se movendo, geralmente em grande velocidade.

Em razão da imensa distância entre as estrelas e nós, só é possível perceber essa movimentação com o uso de instrumentos apropriados ou no decorrer de séculos.

Por parecer que as estrelas estão fixas no céu, conseguimos imaginar agrupamento delas formando constelações. Nesses agrupamentos, as estrelas parecem, para nós que as observamos da Terra, estar próximas entre si. Na verdade, elas podem estar muito distantes umas das outras, às vezes separadas por dezenas de anos-luz.

Na constelação do Cruzeiro do Sul, por exemplo, para o observador situado na Terra, as estrelas parecem formar uma cruz. Mas, se um observador, localizado em outro ponto do espaço visse essa constelação, provavelmente não conseguiria perceber a figura da cruz.

Durante o ano, percebemos o Cruzeiro do Sul em diferentes posições com relação ao observador terrestre; no entanto sempre mantém a mesma posição com relação às demais constelações. Na realidade, é a Terra – nosso ponto de observação – que está se movimentando.

Os povos de várias civilizações observavam que, na época em que suas terras áridas eram atacadas por pragas de escorpião, um determinado conjunto de estrelas surgia no céu. Na imaginação deles, tratava-se de um grande escorpião celeste. Baseados no surgimento da constelação de Escorpião, os povos mesopotâmicos previam a época da seca.

 

As constelações serviam de referência para delimitar as estações do ano, distinguir as épocas da seca e de plantio, construir calendários e identificar estrela-guia para as navegações.

Os povos indigenas brasileiros, da mesma forma que outros povos, imaginavam figuras no céu ao olhar para as estrelas. Cada cultura tem as suas próprias constelações.

Oficialmente em 1888 os astrônomos agruparam as estrelas e dividiram o céu em 88 constelações oficiais, com fronteiras precisas. Desta forma, cada direção no céu pertence necessariamente a uma (e apenas uma) delas. Elas foram batizadas, em sua maioria, de acordo com a tradição proveniente da Grécia antiga, e seus nomes oficiais são sempre em latim. As mais conhecidas, por exemplo, são as que compõe o Zodíaco: Áries (carneiro), Taurus (o touro) etc.

 

 

As galáxias

 

Galáxia é um termo que se origina da palavra gala, que significa “leite”, em grego. Inicialmente, era a denominação da nossa galáxia, a Via Láctea, e, depois, se generalizou como denominação de todas as demais.

As galáxias são compostas por nuvens de gás e poeira, um grande número de estrelas, planetas, cometas e asteróides e diversos corpos celestes unidos pela ação da força gravitacional.

Numa noite estrelada, podemos ver uma faixa esbranquiçada que corta o céu. Essa “faixa” de astros é apenas uma parte da galáxia onde está localizado o planeta Terra. Os antigos a denominaram Via Láctea, cujo significado em latim é “caminho de leite”.

A Via Láctea pertence a um conjunto, ou seja, uma aglomerado de diversas galáxias. O Universo contém mais de 200 bilhões de galáxias de tamanho e formas variadas. Há galáxias de forma elíptica, outras são espirais e muitas são as galáxias irregulares, ou seja, que não tem forma específica.

 


Representação da galáxia de Andrômeda

 


Representação da Via Láctea vista de perfil (acima) e vista de cima (abaixo)

 

Eclipses

 

Os eclipses são fenômenos que ocorrem devido à posição entre a Lua, a Terra e o Sol. Às vezes, esses astros se alinham, bloqueando parte da luz solar que ilumina a Terra ou a Lua.

Os eclipses podem ser lunares ou solares.

 

Eclipse Lunar

 

O eclipse lunar acontece na fase da Lua Cheia. Ocorre quando a Terra fica entre o Sol e a Lua, que passa pela região da sombra da Terra. A Terra, nessa ocasião, bloqueia os raios solares que iluminam a Lua. A sombra da Terra se projeta na Lua, cobrindo-a parcial (eclipse parcial) ou totalmente (eclipse total).

 

 

 

 

Eclipse solar

Ocorre quando a Lua fica entre o Sol e a Terra, ou seja, na fase de Lua Nova e todos ficam alinhados em uma reta só. Nessa ocasião, a Lua bloqueia os raios solares que iluminam parte da Terra.

O eclipse solar pode ser parcial para algumas regiões. Esse fenômeno ocorre pelo menos duas vezes ao ano; no entanto ocorre raramente num mesmo local da Terra.

 

 

 

A influência da Lua sobre a Terra

A Lua é a principal causa dos fenômenos das marés. A força de atração entre a Terra e a Lua e entre a Terra e o Sol (esta em menor grau) provoca a subida e a descida do nível das águas do mar. A subida é a maré alta ou a preamar. A descida é a maré baixa ou a baixa-mar.

As marés acontecem porque a força gravitacional é maior no lado da Terra que está mais próximo à Lua do que no lado oposto, mais afastado.

Mas a influência da atração gravitacional da Lua e dos planetas sobre o corpo humano pode ser desprezada diante da influência do planeta Terra e até de corpos muito mais leves, porém muito mais próximos.

As Massas de Ar

A massa de ar é um aglomerado de ar em determinadas condições de temperatura umidade e pressão. As massas de ar podem ser quentes ou frias. As quente, em geral, deslocam-se de regiões tropicais e as frias se originam nas regiões polares.

As massas de ar podem ficar estacionadas, em determinado local, por dias e até semanas. Mas quando se movem, provocam alteração no tempo havendo choques entre massas de ar quente e frio: enquanto uma avança, a outra recua.

O encontro entre duas massas de ar de temperaturas diferentes dá origem a uma frente, ou seja, a uma área de transição entre duas massas de ar. A frente pode ser fria ou quente. Uma frente fria ocorre quando uma massa de ar frio encontra e empurra uma massa de ar quente, ocasionando nevoeiro, chuva e queda de temperatura.

 

E uma frente quente ocorre quando uma massa de ar quente encontra uma massa de ar frio que estava estacionada sobre uma região, provocando aumento da temperatura.

 

 

Os Ventos

O ar em movimento se chama vento. Sua direção e velocidade afetam as condições do tempo. Para se prever quando uma massa de ar chegará a uma determinada localidade, é fundamental conhecer a velocidade dos ventos.

O movimento do ar, em relação à superfície da Terra, pode variar desde a calmaria e falta de vento até a formação de furacões que provocam a destruição em razão de ventos a mais de 120 quilômetros por hora.

A velocidade dos ventos é medida com um aparelho denominado anemômetro, que é, basicamente, um tipo de cata-vento, como se pode ver ao lado.

No anemômetro, as pequenas conchas giram quando o vento bate nelas, fazendo toda a peça rodar. Um ponteiro se movimenta em uma escala graduada, em que é registrada a velocidade do vento.

 

Nos aeroportos, é comum ver instrumentos, como, por exemplo, a biruta, que é muito simples, usada para verificar a direção do vento. Também podemos encontrar birutas na beira de praias, para orientar pescadores, surfistas etc.

Os aeroportos, atualmente têm torres de controle, nas quais as informações sobre velocidade e direção dos ventos obtidas por instrumentos são processadas por computadores, que fornecem dados necessários para o pouso e decolagem.

Agora vamos pensar: Em dias quentes, à beira-mar, algumas horas depois do amanhecer, pode-se sentir uma brisa agradável vinda do mar. Como podemos explicar isso?

O Sol aquece a água do mar e a terra. Mas a terra esquenta mais rápido que o mar. O calor da terra aquece o ar logo acima dela. Esse ar fica mais quente, menos denso e sobe. A pressão atmosférica nessa região se torna menor do que sobre o mar. Por isso, a massa de ar sobre o mar, mais fria, mais densa e com maior pressão, se desloca, ocupando o lugar do ar que subiu. Então esse ar aquece, e o processo se repete.

O movimento horizontal de ar do mar para a terra é chamado brisa marítima e acontece de dia.

 

De noite ocorre o contrário: a terra esfria mais rápido que o mar, já que a água ganha e perde calor mais lentamente que a terra. O ar sobre o mar está mais aquecido (o mar está liberando o calor acumulado durante o dia) e sobe. Então, o ar frio da terra se desloca para o mar. É a brisa terrestre.

Temperatura do Ar

A temperatura do ar é medida por meio de termômetros. Os boletins meteorológicos costumam indicar as temperaturas máxima e mínima previstas para um determinado período.

O vapor de água presente no ar ajuda a reter calor. Assim verificamos que, em lugares mais secos, há menor retenção de calor na atmosfera e a diferença entre temperatura máxima e mínima é maior. Simplificando, podemos dizer que nesses locais pode fazer muito calor durante o dia, graças ao Sol, mas frio à noite como, por exemplo, nos desertos e na caatinga.

 

Roupas típicas de habitantes do deserto costumam ser de lã, um ótimo isolante térmico, que protege tanto do frio quanto do calor excessivo. Além disso, as roupas são bem folgadas no corpo, com espaço suficiente para criar o isolamento térmico.

 

Umidade do Ar

A umidade do ar diz respeito à quantidade de vapor de água presente na atmosfera – o que caracteriza se o ar é seco ou úmido – e varia de um dia para o outro. A alta quantidade de vapor de água na atmosfera favorece a ocorrência de chuvas. Já com a umidade do ar baixa, é difícil chover.

Quando falamos de umidade relativa, comparamos a umidade real, que é verificada por aparelhos como o higrômetro, e o valor teórico, estimado para aquelas condições. A umidade relativa pode variar de 0% (ausência de vapor de água no ar) a 100% (quantidade máxima de vapor de água que o ar pode dissolver, indicando que o ar está saturado).

Em regiões onde a umidade relativa do ar se mantém muito baixa por longos períodos, as chuvas são escassas. Isso caracteriza uma região de clima seco.

A atmosfera com umidade do ar muito alta é um fator que favorece a ocorrência de chuva. Quem mora, por exemplo em Manaus sabe bem disso. Com clima úmido, na capital amazonense o tempo é freqüentemente chuvoso.

Como já vimos, a umidade do ar muito baixa causa clima seco e escassez de chuvas.

De acordo com a OMS (Organização Mundial da Saúde), valores de umidade abaixo de 20% oferecem risco à saúde, sendo recomendável a suspensão de atividades físicas, principalmente das 10 às 15horas. A baixa umidade do ar, entre outros efeitos no nosso organismo pode provocar sangramento nasal, em função do ressecamento das mucosas.

No entanto, também é comum as pessoas não se sentirem bem em dias quentes e em lugares com umidade do ar elevada. Isso acontece porque, com o ar saturado de vapor de água, a evaporação do suor do corpo se torna difícil, inibindo a perda de calor. E nosso corpo se refresca quando o suor que eliminamos evapora, retirando calor da pele.

 

Nível pluviométrico/ quantidade de chuva

A quantidade de chuva é medida pelo pluviômetro. Nesse aparelho, a chuva é recolhida por um funil no alto de um tambor e medida em um cilindro graduado.

A quantidade de chuva é medida no pluviômetro em milímetros: um milímetro de chuva corresponde a 1 litro de água por metro quadrado. Quando se diz, por exemplo, que ontem o índice pluviométrico, ou da chuva, foi de 5 milímetros na cidade de Porto Alegre, significa que se a água dessa chuva tivesse sido recolhida numa piscina ou em qualquer recipiente fechado, teria se formado uma camada de água com 5 milímetros de altura.

Os meteorologistas dizem que a chuva é leve quando há precipitação de menos de 0,5mm em uma hora; ela é forte quando excede os 4mm.

 

Pressão atmosférica

A pressão atmosférica está relacionada à umidade do ar. Quanto mais seco estiver o ar, maior será o valor desta pressão.

A diminuição da pressão atmosférica indica aumento da umidade do ar, que, por sua vez, indica a possibilidade de chuva. A pressão atmosférica é medida pelo barômetro.

 

Estações Meteorológicas

Nas estações meteorológicas são registradas e analisadas as variações das condições atmosféricas por meio de equipamentos dos quais fazem uso, como termômetros, higrômetros, anemômetros, pluviômetros, etc.

Nessas estações trabalham os meteorologistas, profissionais que estudam, entre outras coisas, as condições atmosféricas. Os meteorologistas contam com as informações captadas por satélites meteorológicos e radiossondas.

Os satélites meteorológicos são localizados em vários pontos do espaço, captam imagens da superfície e das camadas atmosféricas da Terra e podem mostrar a formação e o deslocamento das nuvens e das frentes frias ou quentes.

As radiossondas são aparelhos que emitem sinais de rádio. São transportados por balões e sua função é medir a pressão, a umidade, e a temperatura das camadas altas da atmosfera. Há aviões que também coletam e enviam informações sobre as condições do tempo.

Das estações meteorológicas, os técnicos enviam os dados das condições do tempo para os distritos ou institutos meteorológicos a fim de fazer as previsões do tempo para as diversas regiões.

No Brasil há o Inmet – Instituto Nacional de Meteorologia e o Inpe – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, onde se fazem previsões que exigem maior precisão de dados.

As informações sobre o tempo nas diversas regiões do Brasil, divulgadas pelos noticiários, são obtidas junto a esses institutos ou de outros similares.

A poluição do ar e a nossa saúde

Como já vimos, a camada de ar que fica em contato com a superfície da Terra recebe o nome de troposfera que tem uma espessura entre 8 e 16 km. Devido aos fatores naturais, tais como as erupções vulcânicas, o relevo, a vegetação, os oceanos, os rios e aos fatores humanos como as indústrias, as cidades, a agricultura e o próprio homem, o ar sofre, até uma altura de 3 km, influências nas suas características básicas.

Todas as camadas que constituem nossa atmosfera possuem características próprias e importantes para a proteção da terra. Acima dos 25 km, por exemplo, existe uma concentração de ozônio (O3) que funciona como um filtro, impedindo a passagem de algumas radiações prejudiciais à vida. Os raios ultravioletas que em grandes quantidades poderiam eliminar a vida são, em boa parte, filtrados por esta camada de ozônio. A parcela dos raios ultravioletas que chegam a terra é benéfica tanto para a eliminação de bactérias como na prevenção de doenças. Nosso ar atmosférico não foi sempre assim como é hoje, apresentou variações através dos tempos. Provavelmente o ar que envolvia a Terra, primitivamente, era formado de gás metano (CH4), amônia (NH3), vapor d’água e hidrogênio (H2). Com o aparecimento dos seres vivos, principalmente os vegetais, a atmosfera foi sendo modificada. Atualmente, como já sabemos, o ar é formado de aproximadamente 78% de nitrogênio (N2), 21% de oxigênio, 0,03% de gás carbônico (CO2) e ainda gases nobres e vapor de água. Esta composição apresenta variações de acordo com a altitude.

 

Fatores que provocam alterações no ar


A alteração na constituição química do ar através dos tempos indica que o ar continua se modificando na medida em que o homem promove alterações no meio ambiente. Até agora esta mistura gasosa e transparente tem permitido a filtragem dos raios solares e a retenção do calor, fundamentais à vida. Pode-se dizer, no entanto, que a vida na Terra depende da conservação e até da melhoria das características atuais do ar.

 

Os principais fatores que têm contribuído para provocar alterações no ar são:

  • A poluição atmosférica pelas indústrias, que em algumas regiões já tem provocado a diminuição da transparência do ar;
  • o aumento do número de aviões supersônicos que, por voarem em grandes altitudes, alteram a camada de ozônio;
  • os desmatamentos, que diminuindo as áreas verdes causam uma diminuição na produção de oxigênio;
  • as explosões atômicas experimentais, que liberam na atmosfera grande quantidade de gases, de resíduos sólidos e de energia;
  • os automóveis e indústrias, que consomem oxigênio e liberam grandes quantidades de monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO2).

Todos estes fatores, quando associados, colocam em risco o equilíbrio total do planeta, podendo provocar entre outros fenômenos, o chamado efeito estufa, que pode provocar um sério aumento da temperatura da terra, o que levará a graves conseqüências.

 

O Efeito Estufa

Graças ao efeito estufa, a temperatura da Terra se mantém, em média, em torno de 15ºC, o que é favorável à vida no planeta. Sem esse aquecimento nosso planeta seria muito frio.

O nome estufa tem origem nas estufas de vidro, em que se cultivam certas plantas, e a luz do Sol atravessa o vidro aquecendo o interior do ambiente. Apenas parte do calor consegue atravessar o vidro, saindo da estufa. De modo semelhante ao vidro da estufa, a atmosfera deixa passar raios de Sol que aquecem a Terra. Uma parte desse calor volta e escapa para o espaço, atravessando a atmosfera, enquanto outra parte é absorvida por gases atmosféricos (como o gás carbônico) e volta para a Terra, mantendo-a aquecida.

No entanto desde o surgimento das primeiras indústrias, no século XVIII, tem aumentado a quantidade de gás carbônico liberado para a atmosfera.

A atmosfera fica saturada com esse tipo de gás, que provoca o agravamento do efeito estufa. Cientistas e ambientalistas têm alertado para esse fenômeno que parece ser a principal causa do aquecimento global.

Observe abaixo um esquema do efeito estufa.

  • O gás carbônico e outros gases permitem a passagem da luz do Sol, mas retêm o calor por ele gerado.
  • A queima de combustíveis fosseis e outros processos provocam acúmulo de gás carbônico no ar, aumentando o efeito estufa.
  • Por meio da fotossíntese de plantas e algas, ocorre a remoção de parte do gás carbônico do ar.

 

A Poluição do Ar

A poluição do ar é definida como sendo a degradação da qualidade do ar como resultado de atividades diretas ou indiretas que:

  • Prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população;
  • criem condições adversas às atividades sociais e econômicas;
  • afetem desfavoravelmente a biota (organismos vivos);
  • afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente;
  • lancem matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais estabelecidos em leis federais [Lei Federal no 6938, de 31 de agosto de 1981, regulamentada pelo decreto no 88 351/83].

 

Poluição e sua fonte


Para facilitar o estudo do assunto, identificamos quatro tipos principais de poluição do ar, segundo as fontes poluidoras.

Poluição de origem natural: resultante de processos naturais como poeiras, nevoeiros marinhos, poeiras de origem extraterrestre, cinzas provenientes de queimadas de campos, gases vulcânicos, pólen vegetal, odores ligados à putrefação ou fermentação natural, entre outros.

Poluição relacionada aos transportes: resultante da ação de veículos automotores e aviões. Devido a combustão da gasolina, óleo diesel, álcool etc., os veículos automotores eliminam gases como o monóxido de carbono, óxido de enxofre, gases sulfurosos, produtos à base de chumbo, cloro, bromo e fósforo, além de diversos hidrocarbonetos não queimados. Variando de acordo com o tipo de motor, os aviões eliminam para a atmosfera: cobre, dióxido de carbono, monoaldeídos, benzeno etc.

Poluição pela combustão: resultante de fontes de aquecimento domésticos e de incinerações, cujos agentes poluentes são: dióxido de carbono, monóxido de carbono, aldeídos, hidrocarbonetos não queimados, compostos de enxofre. O anidrido sulfuroso, por exemplo, pode transformar-se em anidrido sulfúrico, e este, em ácido sulfúrico, que precipita juntamente com as águas das chuvas.

Poluição devida às indústrias: resultante dos resíduos de siderúrgicas, fábricas de cimento e de coque, indústrias químicas, usinas de gás e fundição de metais ferrosos. Entre esses resíduos encontram-se substâncias tóxicas e irritantes, poluentes fotoquímicos, poeiras etc. Além da poeira de natureza química, com grãos de tamanho dos mais diferentes, os principais poluentes industriais encontram-se no estado gasoso, sendo que os mais freqüentes são: dióxido de carbono, monóxido de carbono, óxido de nitrogênio, compostos fluorados, anidrido sulfuroso, fenóis e álcoois de odores desagradáveis.

 

Inversão térmica

Um fenômeno interessante na atmosfera é o da inversão térmica, ocasião na qual a ação dos poluentes do ar pode ser bastante agravada. A coisa funciona assim: normalmente, o ar próximo à superfície do solo está em constante movimento vertical, devido ao processo convectivo (correntes de convecção). A radiação solar aquece a superfície do solo e este, por sua vez, aquece o ar que o banha; este ar quente é menos denso que o ar frio, desse modo, o ar quente sobe (movimento vertical ascendente) e o ar frio, mais denso, desce (movimento vertical descendente).

Este ar frio que toca a superfície do solo, recebendo calor dele, esquenta, fica menos denso, sobe, dando lugar a um novo movimento descendente de ar frio.

E o ciclo se repete. O normal, portanto, é que se tenha ar quente numa camada próxima ao solo, ar frio numa camada logo acima desta e ar ainda mais frio em camadas mais altas porém, em constantes trocas por correntes de convecção. Esta situação normal do ar colabora com a dispersão da poluição local.

Na inversão térmica, condições desfavoráveis podem, entretanto, provocar uma alteração na disposição das camadas na atmosfera. Geralmente no inverno, pode ocorrer um rápido resfriamento do solo ou um rápido aquecimento das camadas atmosféricas superiores. Quando isso ocorre, o ar quente ficando por cima da camada de ar frio, passa a funcionar como um bloqueio, não permitindo os movimentos verticais de convecção: o ar frio próximo ao solo não sobe porque é o mais denso e o ar quente que lhe está por cima não desce, porque é o menos denso. Acontecendo isso, as fumaças e os gases produzidos pelas chaminés e pelos veículos não se dispersam pelas correntes verticais. Os rolos de fumaça das chaminés assumem posição horizontal, ficando nas proximidades do solo. A cidade fica envolta numa “neblina” e conseqüentemente a concentração de substâncias tóxicas aumenta muito.

O fenômeno é comum no inverno de cidades como Nova Iorque, São Paulo e Tóquio, agravado pela elevada concentração de poluentes tóxicos diariamente despejados na atmosfera.

 

Estados físicos da matéria

Quando nos referimos à água, a idéia que nos vem de imediato à mente é a de um líquido fresco e incolor. Quando nos referimos ao ferro, imaginamos um sólido duro. Já o ar nos remete à idéia de matéria no estado gasoso.

Toda matéria que existe na natureza, se apresenta em uma dessas formas – líquida, sólida ou gasosa. É o que chamamos de estados físicos da matéria.

 

 

No estado sólido, as moléculas de água estão bem “presas” umas às outras e se movem muito pouco: elas ficam “balançando”, vibrando, mas sem se afastarem muito umas das outras. Não é fácil variar a forma e o volume de um objeto sólido, como a madeira de uma porta ou o plástico de que é feito uma caneta, por exemplo.
O estado líquido é intermediário entre o sólido e o gasoso, as moléculas estão mais soltas e se movimentam mais que no estado sólido. Os corpos no estado líquido não mantém uma forma definida, mas adotam a forma do recipiente que os contém, pois as moléculas deslizam umas sobre as outras. Na superfície plana e horizontal, a matéria quando em estado líquido também se mantém na forma plana e horizontal.
No estado gasoso, a matéria está muito expandida e, muitas vezes, não podemos percebê-la visualmente. Os corpos no estado gasoso não possuem volume nem forma próprios e também adotam a forma do recipiente que os contém. No estado gasoso, as moléculas se movem mais livremente que no estado líquido, estão muito mais distantes uma das outras que no estado sólido ou líquido e se movimentam em todas as direções. Frequentemente há colisões entre elas, que se chocam também com a parede do recipiente em que estão. É como se fossem abelhas presas em uma caixa e voando em todas as direções.

 

 

Resumindo: No estado sólido as moléculas de água vibram em posições fixas. No estado líquido, as moléculas vibram em posições fixas. No estado líquido, as moléculas vibram fortemente: quando acontece mudança na posição inicial, as moléculas deslizam umas sobre as outras. No estado gasoso (vapor), as moléculas se movimentam mais intensamente de forma desordenada.

 

Propriedades da água

 

A água é um solvente

No ambiente é muito difícil encontrar água pura, em razão da facilidade com que as outras substâncias se misturam a ela. Mesmo a água da chuva, por exemplo, ao cair, traz impurezas do ar nela dissolvidas.

Uma das importantes propriedades da água é a capacidade de dissolver outras substâncias. A água é considerada solvente universal, porque é muito abundante na Terra e é capaz de dissolver grande parte das substancias conhecidas.

Se percebermos na água cor, cheiro ou sabor, isso se deve a substâncias (líquidos, sólidos ou gases) nela presentes, dissolvidas ou não.

As substâncias que se dissolvem em outras (por exemplo: o sal) recebem a denominação de soluto. A substância que é capaz de dissolver outras, como a água, é chamada de solvente. A associação do soluto com o solvente é uma solução.

A propriedade que a água tem de atuar como solvente é fundamental para a vida. No sangue, por exemplo, várias substâncias – como sais minerais, vitaminas, açucares, entre outras – são transportadas dissolvidas na água.

 

 

Porcentagem de água em alguns órgãos do corpo humano.

 

Nas plantas, os sais minerais dissolvidos na água são levados das raízes às folhas, assim como o alimento da planta (açúcar) também é transportado dissolvido em água para todas as partes desse organismo.

No interior dos organismos vivos, ocorrem inúmeras reações químicas indispensáveis a vida, como as que acontecem na digestão. A maioria dessas reações químicas no organismo só acontece se as substâncias químicas estiverem dissolvidas em água.

 

A água como regulador térmico

A água tem a capacidade de absorver e conservar calor. Durante o dia, a água absorve parte do calor do Sol e o conserva até a noite. Quando o Sol está iluminando o outro lado do planeta, essa água já começa a devolver o calor absorvido ao ambiente.

Ela funciona, assim, como reguladora térmica. Por isso, em cidades próximas ao litoral, é pequena a diferença entre a temperatura durante o dia e à noite. Já em cidades distantes do litoral, essa diferença de temperatura é bem maior.

É essa propriedade da água que torna a sudorese (eliminação do suor) um mecanismo importante na manutenção da temperatura corporal de alguns animais.

Quando o dia está muito quente, suamos mais. Pela evaporação do suor eliminado, liberamos o calor excedente no corpo. Isso também ocorre quando corremos, dançamos ou praticamos outros exercícios físicos.

 

Propriedades da água

 

Flutuar ou afundar?

Você já se perguntou por que alguns objetos afundam na água? Porque um prego afunda e um navio flutua na água? O que faz com que a água sustente alguns objetos, de forma que eles consigam flutuar nela?

Entender porque alguns objetos afundam na água enquanto outros flutuam é muito importante na construção de navios, submarinos etc. Se na água um prego afunda e um navio flutua, está claro que isso não tem nada a ver com o fato de o objeto ser leve ou pesado, já que um prego tem algumas gramas e um navio pesa toneladas.

Na água podemos erguer uma pessoa fazendo pouco esforço, enquanto fora da água não conseguiríamos nem movê-la do chão. Isso acontece porque a água empurra o corpo de uma pessoa para cima. A força que a água exerce nos corpos mergulhados de baixo para cima (como um “empurrão”), é denominada empuxo.

A quantidade de água deslocada pelos corpos é um importante fator para a flutuação ou afundamento dos objetos. O prego, por ter pouco volume, desloca um mínimo de água quando mergulhado. Já o navio por ser muito volumoso, desloca uma grande quantidade de água. Então seu “peso” fica equilibrado pela força com que a água o “empurra”, ou seja, pelo empuxo.


Quando o empuxo (E) é igual ao peso (P) o objeto flutua, porém quando o peso é maior que o empuxo o objeto afunda. O submarino quando quer afundar aumenta seu peso enchendo seus tanques de água do mar.

 

A água exerce pressão

Você já tentou segurar com o dedo o jato de água que sai de uma mangueira? O que aconteceu? A água impedida pelo dedo de fluir, exerce pressão e sai com mais força.

Todos os líquidos em geral exercem pressões. Uma maneira de demonstrar a pressão exercida por uma coluna de “líquido” é efetuar orifícios numa garrafa plástica de 2 litros (destas de refrigerante) e enchê-la de água.

  • A experiência ilustrada abaixo indica que a pressão exercida por um líquido aumenta com a profundidade, pois a vazão do primeiro furo é menor que a vazão dos outros dois. Pode-se verificar que quanto maior a profundidade ou altura de líquido, o filete de água atinge uma maior distância. Diz-se que a pressão é maior e depende da profundidade do orifício considerado.

 

Pressão e mergulho

Quando uma pessoa mergulha, pode sentir dor na parte interna da orelha. Você sabe por que isso acontece? Novamente, a explicação está relacionada à pressão que a água exerce.

Quando mergulhamos, à medida que nos deslocamos para o fundo, aumenta a altura da coluna líquida acima de nós. Quanto maior a altura dessa coluna, maior será a pressão exercida pelo líquido sobre nós. Por essa razão, nas profundezas dos oceanos a pressão da água é grande e o homem não consegue chegar até lá sem equipamentos de proteção contra a pressão.

 

Usinas Hidrelétricas

Os engenheiros levam em consideração esse comportamento da água quando planejam as usinas hidrelétricas.

Essas usinas aproveitam o potencial hidráulico existente num rio, utilizando desníveis naturais como quedas de água, ou artificiais, produzidos pelo desvio do curso original do rio.

Nelas, a força das águas represadas dos rios é utilizada para a produção de energia elétrica. Essas usinas são responsáveis por mais de 70% de toda a energia elétrica gerada no país e cerca de 20% da eletricidade mundial. Alem disso não é poluente, é renovável, e permite controlar a vazão dos rios através das barragens, minimizando os efeitos das enchentes.

 

Você sabe como funciona uma hidrelétrica?

Inicialmente represa-se uma grande quantidade de água em um imenso tanque, cuja base é bem mais larga que a parte de cima. As usinas são construídas abaixo do nível das represas, já que, quanto maior for a profundidade, maior será a pressão exercida pela água. Quando as comportas são abertas, a água sai sob grande pressão. Sob as comportas são colocadas as turbinas, grandes máquinas cuja parte principal é uma roda imensa. A queda da água faz com que as rodas girem, esse movimento gera energia elétrica que é distribuída para as cidades.

 

Quais são as desvantagens da construção de uma usina hidrelétrica?

As desvantagens da construção de uma usina hidrelétrica são:

- Desapropriação de terras produtivas pela inundação;
- impactos ambientais (fauna e flora) – perda de vegetação e da fauna terrestres;
- impactos sociais (realocação e desapropriação de moradores);
- interferência na migração dos peixes;
- alterações na fauna do rio; e
- perdas de heranças históricas e culturais, alterações em atividades econômicas e usos tradicionais da terra.

 

Quais são os impactos ambientais na construção de uma usina?

Para construir represas e usinas é preciso alagar uma área enorme para formar o lago, e muitas vezes mexer no caminho que o rio faz. O lago, também chamado de reservatório, é formado pelo represamento das águas do rio, através da construção de uma barragem. Essa alteração do meio ambiente atrapalha a vida dos bichos e das plantas da região, além de mudar radicalmente a paisagem, muitas vezes destruindo belezas naturais. Também saem prejudicadas as pessoas que moram por perto e têm que se mudar por causa da inundação.

Usina Hidroelétrica de Itaipu

 

Propriedades da água

 

Tensão superficial

 

Uma outra característica da água no estado líquido é a tensão que ela representa em sua superfície. Isso acontece porque as moléculas da água se atraem, mantendo-se coesas (juntas), como se formassem uma finíssima membrana da superfície. Olhe a figura abaixo.

 

 

 

 

O princípio de Pascal

Pascal foi um cientista frânces que viveu de 1623 a 1662. Entre muitas colaborações para a ciência, formulou o seguinte princípio: “A pressão exercida sobre um líquido é transmitida integralmente para todos os pontos do líquido”. Observe a figura a baixo:

Quando empurramos fortemente uma rolha para dentro de uma garrafa que contém líquido, essa pressão é transmitida integralmente ao líquido existente no recipiente. A pressão da água dentro da garrafa aumenta e empurra a outra rolha para fora.

 

O ciclo da água

A água no estado líquido ocupa os oceanos, lagos, rios, açudes etc. De modo contínuo e lentamente, à temperatura ambiente, acontece a evaporação, isto é, a água passa do estado líquido para o gasoso.

Quanto maior for a superfície de exposição da água (por exemplo, um oceano ou nas folhas de árvores de uma floresta), maior será o nível de evaporação. Quando o vapor de água entra em contato com as camadas mais frias da atmosfera, a água volta ao estado líquido, isto é, gotículas de água ou até minúsculos cristais de gelo se concentram formando nuvens.

O vapor de água, quando resfriado, pode também formar a neblina (nevoeiro), ou seja, aquela “nuvem” que se forma perto do solo.

 

Ao se formar nas nuvens um acúmulo de água muito grande, as gotas tornam-se cada vez maiores, e a água se precipita, isto é, começa a chover. Em regiões muito frias da atmosfera, a água passa do estado gasoso para o estado líquido e, rapidamente, para o sólido, formando a neve ou os granizos (pedacinhos de gelo).

A água da chuva e da neve derretida se infiltra no solo, formando ou renovando os lençóis freáticos. As águas subterrâneas emergem para a superfície da terra, formando as nascentes dos rios. Assim o nível de água dos lagos, açudes, rios etc. é mantido.

A água do solo é absorvida pelas raízes das plantas. Por meio da transpiração, as plantas eliminam água no estado de vapor para o ambiente, principalmente pelas folhas. E na cadeia alimentar, as plantas, pelos frutos, raízes, sementes e folhas, transferem água para os seus consumidores.

Além do que é ingerido pela alimentação, os animais obtêm água bebendo-a diretamente. Devolvem a água para o ambiente pela transpiração, pela respiração e pela eliminação de urina e fezes. Essa água evapora e retorna à atmosfera. No nosso planeta, o ciclo de água é permanente.

 

Ciclo da água

A qualidade da água

 

A vida humana, assim como a de todos os seres vivos depende da água.

Mas a nossa dependência da água vai além das necessidades biológicas: precisamos dela para limpar as nossas casas, lavar as nossas roupas e o nosso corpo. E mais: para limpar máquinas e equipamentos, irrigar plantações, dissolver produtos químicos, criar novas substâncias, gerar energia.

É aí que está o perigo: a atividade humana muitas vezes comprometa a qualidade da água. Casas e indústrias podem despejar em rios e mares substâncias que prejudicam a nossa saúde. Por isso, escolher bem a água que bebemos e proteger rios, lagos e mares são cuidados essenciais à vida no planeta.

Água potável

A água potável é aquela popularmente chamada água pura. Para ser bebida por nós, a água deve ser incolor, insípida (sem sabor) e inodora (sem cheiro). Ela deve estar livre de materiais tóxicos e microorganismos, como bactérias, protozoários etc., que são prejudiciais, mas deve conter sais minerais em quantidade necessária à nossa saúde.

A água potável é encontrada em pequena quantidade no nosso planeta e não está disponível infinitamente. Por ser um recurso limitado, o seu consumo deve ser planejado.

 

Água destilada

A água potável deve ter certa quantidade de alguns sais minerais dissolvidos, que são importantes para a nossa saúde. A água sem qualquer outra substância dissolvida é chamada de água destilada. Veja como se consegue água destilada.

Para retirar sais minerais e outros produtos dissolvidos na água, utiliza-se um processo chamado destilação. O produto dessa destilação, a água destilada, é usado em baterias de carros e na fabricação de remédios e outros produtos. Não serve para beber, já que não possui os sais minerais necessários ao nosso organismo.

Veja como funciona o aparelho que produz água destilada, o destilador:

 

Observe que a água ferve (1) com ajuda do (2) Bico de Bunsen (chama que aquece a água), transformando-se em vapor (3), e depois se condensa (4), voltando ao estado líquido. Os sais minerais não vaporizam, mas ficam dentro do vidro onde a água foi fervida (chamado balão de destilação).

 

Água mineral

A água do mar é salgada porque tem muito cloreto de sódio, que é o sal comum usado na cozinha. Justamente por ter tanto sal, não é potável. Se bebermos água do mar, o excesso de sal nos fará eliminar mais água na urina do que deveríamos, e começamos então a ficar desidratados.

Já a água doce, dos rios, lagos e fontes, tem menos sal que a água do mar e pode ser bebida – desde que esteja sem micróbios e produtos tóxicos ou que tenha sido tratada para eliminar essas impurezas.

A chamada água mineral é água que brota de fontes do subsolo. Ela costuma ter alguns sais minerais em quantidade um pouco maior que a água utilizada nas residências e, às vezes outros sais.

A água mineral é, em geral potável e pode ser bebida na fonte ou engarrafada – desde que a fonte esteja preservada da poluição e da contaminação ambiental e que o processo de engarrafamento seja feito com higiene.

 

Fontes de poluição da água

A água pode conter barro, areia e outras impurezas. Um grande perigo de contaminação da água está, por exemplo, na presença de produtos químicos tóxicos ou microorganismos que tornam a água poluída.

Há varias fontes de poluição, como veremos a seguir.

 

A conseqüência da falta de tratamento de esgoto

O grande número de dejetos dos populosos núcleos residenciais, descarregado em córregos, rios e mares provoca a poluição e a contaminação das águas. Febre tifóide, hepatite, cólera e muitas verminoses são doenças transmitidas por essas águas.

Há rios como o Tietê e o Guaíba – em cujas margens surgiram a cidade de São Paulo e Porto Alegre – que já estão comprometidos. Além desses, há vários rios expostos à degradação ambiental.

 


Tietê em obras em São Paulo para retirada de lixo depositado.

 

A mineração, a extração e o transporte de petróleo

Atividades econômicas importantes têm causado inúmeros acidentes ecológicos graves. O petróleo extraído dos mares e os metais ditos pesados usados na mineração (por exemplo, o mercúrio, no Pantanal), lançados na água por acidente, ou negligência, têm provocado a poluição das águas com prejuízos ambientais, muitas vezes irreversíveis.

 


Derramamento de petróleo ocorrido na Baía de Guanabara, Rio de Janeiro, Jun. 2000

 

A poluição causada pelas indústrias

Mesmo havendo leis que proíbam, muitas indústrias, continuam a lançar resíduos tóxicos em grande quantidade nos rios.

Na superfície da água, é comum formar-se uma pequena espuma ácida, que, dependendo da fonte de poluição, pode ser composta principalmente de chumbo e mercúrio. Essa espuma pode causar a mortandade da flora e da fauna desses rios. E esses agentes poluidores contaminam também o organismo de quem consome peixes ou quaisquer outros produtos dessas águas.

 


Acidente no rio dos Sinos onde milhares de peixes morreram pela contaminação do rio com dejetos químicos lançados pelas empresas, Rio Grande do Sul, outubro, 2006.

 

As estações de tratamento da água

Muitas casas das grandes cidades recebem água encanada, vinda de rios ou represas. Essa água é submetida a tratamentos especiais para eliminar as impurezas e os micróbios que prejudicam a saúde.

Primeiramente, a água do rio ou da represa é levada através de canos grossos, chamados adutoras, para estações de tratamento de água. Depois de purificada, a água é levada para grandes reservatórios e daí é distribuída para as casas.

 

 

Na estação de tratamento, a água passa por tanques de cimento e recebe produtos como o sulfato de alumínio e o hidróxido de cálcio (cal hidratada). Essas substâncias fazem as partículas finas de areia e  de argila presentes na água se juntarem, formando partículas maiores, os flocos. Esse processo é chamado floculação. Como essas partículas são maiores e mais pesadas, elas vão se depositando aos poucos no fundo de outro tanque, o tanque de decantação. Desse modo, algumas impurezas sólidas da água ficam retidas.

Após algumas horas no tanque de decantação, a água que fica por cima das impurezas, e que está mais limpa, passa por um filtro formado por várias camadas de pequenas pedras (cascalho) e areias. À medida que a água vai passando pelo filtro, as partículas de areia ou de argila que não se depositaram vão ficando presas nos espaços entre os grãos de areia. Parte dos micróbios também fica presa nos filtros. É a etapa conhecida como filtração.

Mas nem todos os micróbios que podem causar doenças se depositam no fundo do tanque ou são retidos pelo filtro. Por isso, a água recebe produtos contendo o elemento cloro, que mata os micróbios (cloração), e o flúor, um mineral importante para a formação dos dentes.

A água é então levada através de encanamentos subterrâneos para as casas ou os edifícios.

Mesmo quem recebe água da estação de tratamento deve filtrá-la para o consumo. Isso porque pode haver contaminação nas caixas d’água dos edifícios ou das casas ou infiltrações nos canos. As caixas-d’água devem ficar sempre bem tampadas e ser limpas pelo menos a cada seis meses. Além disso, em certas épocas, quando o risco de doenças transmitidas pela água aumenta, é necessário tomar cuidados adicionais.

 

O mar pode “morrer”?

Na Ásia, há o famoso mar Morto, que é um exemplo de que um mar pode “morrer”. O mar “morre” e os lagos também quando o nível de salinidade, isto é, a concentração de sais da sua água, é tão alto que não permite que os peixes, a flora e outros seres vivam nele. Esse fenômeno ocorre por vários fatores, entre eles: pouca chuva aliada à evaporação intensa (clima quente e seco) e corte ou diminuição do regime de escoamento de rios.

 

Açude no Acre secando.

Quando não há estação de tratamento

Nos locais em que não há estações de tratamento, a água é obtida diretamente de rios, lagos, nascentes, represas ou poços. Mas, nesses casos, a água pode estar contaminada por micróbios e poluentes e são necessários alguns cuidados.

 

 

O poço mais comum é o poço raso, que obtém água a 20 metros de profundidade, no máximo. Ele deve ser construído longe das fontes de poluição e contaminação, ficando, por exemplo, a pelo menos 25 metros da fossa onde as fezes e os resíduos da casa são despejados. Deve ter uma tampa impermeável (uma laje de concreto armado) e uma abertura a pelo menos 20 centímetros acima do solo, para protegê-lo contra a entrada de águas que escorrem pela superfície do solo.

É preciso também que os primeiros três metros do poço sejam impermeáveis à água da chuva que cai na superfície do terreno. A água que se infiltra a mais de três metros e que entra no poço já sofreu um processo natural de filtração ao atravessar o solo.

É importante garantir que a água do poço ou de outras fontes não esteja contaminada por micróbios. O ideal é que ela seja analisada periodicamente por um laboratório, para verificar seu estado de pureza. Se isso não for possível, a água que se bebe, bem como a que é usada para lavar pratos e talheres, deve ser filtrada e tratada. A água deve ser fervida por pelos menos 15 minutos ou tratada com cloro (siga bem a instruções do fabricante, pois cloro em excesso pode causar envenenamento). Antes de tratar a água com cloro, porém, devemos filtrá-la, já que os ovos de vermes, por exemplo, não são destruídos pelo cloro, mas podem ser removidos pela filtração.

 

Existem também poços artesianos, construídos com equipamento especial, que furam a terra e tiram a água de lençóis subterrâneos mais profundos. Esses lençóis estão situados em espaços existentes entre rochas pouco permeáveis, geralmente a mais de 100 metros de profundidade. A água dos poços artesianos costuma estar limpa, mas deve-se também mandar analisá-la em laboratório.

 

O destino da água utilizada

Para onde vai a água depois de utilizada em lavagens de roupas, banho, ou descarga de banheiros e outras atividades de uso doméstico?

O destino da água que foi utilizada é um grande problema de saneamento básico e que não está bem solucionado em muitas regiões do Brasil.

Em pequenas comunidades, esse problema relativo ao tratamento da água utilizada pode ser resolvido ou minimizado com fossas sépticas e sumidouro.

Nas regiões mais populosas, entretanto, exige-se uma solução mais complexa. Isso ocorre porque, mesmo para um pequeno prédio com dez apartamentos, a fossa séptica e o sumidouro, em geral, não são suficientes para absorver a água consumida por esses moradores. Imagine, então, uma grande cidade repleta de arranha-céus.

Nesses casos, utilizam-se redes de esgoto.

 

O Tratamento de Esgoto

Ao chegar à estação de tratamento, o esgoto passa por grades de metal que separam objetos (como plástico, latas, tecidos, papéis, vidros etc.) da matéria orgânica, da areia e de outros tipos de partículas.

O esgoto passa, lentamente, por grandes tanques, a fim de que a areia e as outras partículas se depositem.

O lodo com a matéria orgânica pode seguir para um equipamento chamado biodigestor, onde sofre ação decompositora das bactérias. Nesse processo, há desprendimento de gases, entre eles o metano, que pode ser utilizado como combustível.

A parte líquida, que ficou acima do lodo, também é atacada por bactérias, pois ainda apresenta matéria orgânica dissolvida, essa parte é agitada por grandes hélices, que garantem a oxigenação da água. Também podem ser utilizados para essa oxigenação bombas de ar ou mesmo certos tipos de algas, que produzirão o oxigênio na fotossíntese.

Só depois desse tratamento, o esgoto pode ser lançado em rios, lagos ou mares.

A água já utilizada, após o tratamento retorna ao meio ambiente com seu efeito poluente diminuído. Caso contrário, pode causar grave contaminação da água e, assim, riscos à população que dela se utiliza.

A falta de tratamento de esgoto pode provocar a contaminação do solo e da água, contribuindo para a proliferação de várias doenças. Muitas dessas doenças podem levar a morte muitas crianças, principalmente no seu primeiro ano de vida. Assim, garantir o tratamento de esgoto em todo o Brasil é uma meta a ser alcançada na busca de saúde e qualidade de vida da população.

Doenças transmitidas pela água

A falta de água potável e de esgoto tratado facilita a transmissão de doenças que, calcula-se, provocam cerca de 30 mil mortes diariamente no mundo. A maioria delas acontece entre crianças, principalmente as de classes mais pobres, que morrem desidratadas, vítimas de diarréia causadas por micróbios. No Brasil, infelizmente mais de 3 milhões de famílias não recebem água tratada e um número de casas duas vezes e meia maior que esse não tem esgoto. Isso é muito grave.

Estima-se que o acesso à água limpa e ao esgoto reduziria em pelo menos um quinto a mortalidade infantil.

Para evitar doenças transmitidas pela água devemos tomar os seguintes cuidados:

  • Proteger açudes e poços utilizados para o abastecimento;
  • tratar a água eliminando micróbios e impurezas nocivas a saúde humana;
  • filtrar e ferver a água;
  • não lavar alimentos que serão consumidos crus com água não tratada como verduras, frutas e hortaliças.

As principais doenças transmitidas pela água são:

Diarréia infecciosa

Se a pessoa vai muitas vezes ao banheiro e as fezes saem líquidas ou muito moles, ela pode estar com diarréia. A diarréia pode ser provocada por micróbios adquiridos pela comida ou água contaminadas.

As diarréias leves quase sempre acabam sozinhas. No entanto, é preciso beber líquidos para evitar a desidratação, que é muito perigosa.

Uma criança com diarréia precisa continuar a ser amamentada ou continuar com a alimentação. Às crianças que já comem alimentos sólidos devem ser oferecidas misturas bem amassadas de cereais e feijão ou carne bem cozidos, por exemplo. Depois de a diarréia passar, é bom dar a ela uma alimentação extra, para ajudar na recuperação.

Crianças e idosos correm maior risco de desidratação. Por isso, é importante tomar também os sais de reidratação oral, fornecidos pelos postos de saúde. Eles devem ser misturados em água, na quantidade indicada na embalagem.

Na falta desses sais, podemos preparar e oferecer o soro caseiro. Assim: num copo com água fervida ou filtrada, dissolvemos uma pitada de sal e duas colheres de chá de açúcar.

 

Cólera

Originária da Ásia, mais precisamente da Índia e de Bangladesh, a cólera se espalhou para outros continentes a partir de 1817. Chegou ao Brasil no ano de 1885, invadindo os estados do Amazonas, Bahia, Pará e Rio de Janeiro. Em 1893 a doença chegou a São Paulo, alastrando-se tanto na capital quanto no interior do estado. No entanto, no final do século XIX, o governo brasileiro declarava a doença erradicava de todo o país. Cerca de um século depois, em abril de 1991, a cólera chegou novamente ao Brasil. Vindo o Peru, fez sua primeira vítima na cidade de Tabatinga, Amazonas.

A cólera é uma doença infecciosa que ataca o intestino dos seres humanos. A bactéria que a provoca foi descoberta por Robert Koch em 1884 e, posteriormente, recebeu o nome de Vibrio cholerae. Ao infectar o intestino humano, essa bactéria faz com que o organismo elimine uma grande quantidade de água e sais minerais, acarretando séria desidratação. A bactéria da cólera pode ficar incubada de um a quatro dias.

Quando a doença se manifesta, apresenta os seguintes sintomas: náuseas e vômitos; cólicas abdominais; diarréia abundante, esbranquiçada como água de arroz, podendo ocasionar a perda de até um litro de água por hora e cãibras.

A cólera é transmitida principalmente pela água e por alimentos contaminados. Quanto o vibrião é ingerido, instala-se no intestino do homem. Esta bactéria libera uma substância tóxica, que altera o funcionamento normal das células intestinais. Surgem, então, a diarréia e o vômito.

Os casos de cólera podem ser fatais, se o diagnóstico não for rápido e o doente não receber tratamento correto. O tratamento deve ser feito com acompanhamento médico, usando-se antibióticos para combater a infecção e medicamentos para combater a diarréia e prevenir a desidratação. A prevenção da cólera pode ser feita através de vacina e principalmente através de medidas de higiene e saneamento básico. A vacinação é de responsabilidade do governo. No caso da cólera, não há garantia de que todas as pessoas vacinadas fiquem imunes à doença. Estima-se que a vacina existente tenha um grau de eficácia inferior a 50%.

Leptospirose

A leptospirose é uma doença bacteriana, que afeta humanos e animais, causada pela bactéria do gênero Leptospira. É transmitida pela água e alimentos contaminados pela urinas de animais, principalmente o rato. É uma doença muito comum depois de enchentes, pois as pessoas andam sem proteção em águas contaminadas.

Em humanos a leptospirose causa uma vasta gama de sintomas, sendo que algumas pessoas infectadas podem não ter sintoma algum. Os sintomas da leptospirose incluem febre alta, dor de cabeça forte, calafrio, dor muscular e vômito. A doença também pode causar os seguintes sintomas: olhos e pele amarelada, olhos vermelhos, dor abdominal, diarréia e erupções na pele. Se a leptospirose não for tratada, o paciente pode sofrer danos nos rins, meningite (inflamação na membrana ao redor do cérebro e cordão espinhal), falha nos rins e problemas respiratórios. E raras ocasiões a leptospirose pode ser fatal. Muitos desses sintomas podem ser confundidos com outras doenças, de modo que a leptospirose é confirmada através de testes laboratoriais de sangue ou urina.

 

Hepatite

 

É uma inflamação no fígado que pode ser provocada por vários tipos de vírus. Os sintomas são parecidos com os da gripe e há também icterícia (coloração amarelada da pele causada pelo depósito de uma substância produzida pelo fígado). A pessoa precisa ficar em repouso e seguir as orientações médicas.

Algumas formas de hepatite são transmitidas por água e alimentos contaminados por fezes (Tipo A e E). Outros tipos são transmitidos por transfusão de sangue (B, C) ou por relações sexuais.

Quem já teve hepatite não pode doar sangue, já que o vírus às vezes continua no organismo, mesmo que não haja sintomas da doença.

Saiba mais sobre hepatites aqui.

 

Para algumas formas de hepatite (A e B) há uma vacina que pode ser aplicada em crianças e adultos

 

Esquistossomose

É também chamada Xistosa, ou doença do caramujo. Ela é provocada por um verme chamado esquistossomo. Os vermes vivem nas veias do intestino e podem provocar diarréia, emagrecimento, dores na barriga, que aumenta muito de volume (barriga-d’água), e problemas em vários órgãos do corpo.

Os ovos do esquitossomo saem junto com as fezes da pessoa contaminada. Se não houver fossa ou rede de esgotos, eles podem chegar a água doce (lagos, lagoas ou riachos, margens de rios, etc). Na água, os ovos dão origem a pequenas larvas (animais diferentes dos vermes adultos) chamados miracídios. As larvas penetram em um tipo de caramujo chamado planorbídeo. No interior do caramujo, elas se reproduzem e se transformam em outras larvas, as cercárias, que saem do caramujo e ficam nadando livres na água.

A cercária pode penetrar, através da pele, nas pessoas que usam a água de lagos, lagoas, riachos e outros locais para tomar banho, lavar roupa, trabalhar, pescar ou outras atividades.

Além de tratar o doente com medicamentos, é necessário instalar um sistema de esgotos para impedir que os ovos atinjam a água. As pessoas precisam também ter acesso a água de boa qualidade e ser informadas sobre as formas de transmissão da doença.

É preciso também combater o caramujo que transmite a esquistossomose com produtos químicos e com a criação de peixes que se alimentam do caramujo, como a tilápia, o tambaqui e o piau. Esses peixes podem ser consumidos pelas pessoas sem risco de contaminação.

Água, mosquitos e doenças

Muitos mosquitos põem ovos na água parada. Dos ovos saem larvas, que depois se tornam mosquitos adultos.

Uma forma de combater as doenças transmitidas por mosquitos é justamente evitar o acúmulo de água parada em vasos de plantas, latas vazias, pneus velhos, garrafas, etc. Caixas-d’água, tanques e outros reservatórios devem ficar sempre tampados.

Veja a seguir algumas doenças transmitidas por mosquitos.

Dengue

A dengue é uma das maiores preocupações em relação a doenças infecciosas atualmente no Brasil. O Estado de São Paulo registrou a ocorrência de 78.614 casos autóctones (adquiridos no próprio Estado) de dengue, em 358 municípios, entre janeiro e outubro de 2007, com considerável expansão da doença para novas áreas. Durante todo o ano de 2006 foram registrados 50.021 casos em 254 municípios. Atualmente, temos 508 municípios infestados com o Aedes aegypti, excluindo-se apenas alguns municípios do Vale do Ribeira e do Paraíba e das Regiões Metropolitanas de São Paulo e de Campinas.

 

O que é dengue?

É uma virose transmitida por um tipo de mosquito (Aedes aegypti) que pica apenas durante o dia, ao contrário do mosquito comum (Culex), que pica de noite. A infecção pode ser causada por qualquer um dos quatro tipos (1, 2, 3 e 4) do vírus da dengue, que produzem as mesmas manifestações. Em geral, o início é súbito com febre alta, dor de cabeça e muita dor no corpo. É comum a sensação de intenso cansaço, a falta de apetite e, por vezes, náuseas e vômitos. Podem aparecer manchas vermelhas na pele, parecidas com as do sarampo ou da rubéola, e prurido (coceira) no corpo. Pode ocorrer, às vezes, algum tipo de sangramento (em geral no nariz ou nas gengivas). A dengue não é transmitida diretamente de uma pessoa para outra.

 

O que uma pessoa deve fazer se achar que está com dengue?

- Procurar um Serviço de Saúde logo no começo dos sintomas. Diversas doenças são muito parecidas com a dengue, e têm outro tipo de tratamento.
- Beber bastante líquido, evitando-se as bebidas com cafeína (café, chá preto). Não tomar remédios por conta própria, mesmo aqueles normalmente indicados para dor ou febre. Todos os medicamentos podem ter efeitos colaterais e alguns que podem até piorar a doença. A dengue não tem tratamento específico. Os medicamentos são empregados para atenuar as manifestações (dor, febre).
- Informar ao médico se estiver em uso de qualquer remédio. Alguns medicamentos utilizados no tratamento de outras doenças (Marevan®, Ticlid® etc.) podem aumentar o risco de sangramentos.
- Não tomar nenhum remédio para dor ou para febre que contenha ácido acetil-salicílico (AAS®, Aspirina®, Melhoral® etc.) – que pode aumentar o risco de sangramento.

Os antiinflamatórios (Voltaren®, Profenid ® etc) também não devem ser utilizados como antitérmicos pelo risco de efeitos colaterais, como hemorragia digestiva e reações alérgicas.

Os remédios que tem dipirona (Novalgina®, Dorflex®, Anador® etc.) devem ser evitados, pois podem diminuir a pressão ou, às vezes, causar manchas de pele parecidas com as da dengue.

O paracetamol (Dôrico®, Tylenol® etc), mais utilizado para tratar a dor e a febre na dengue, deve ser tomado rigorosamente nas doses e no intervalo prescritos pelo médico, uma vez que em doses muito altas pode causar lesão hepática.
Como é feito o diagnóstico de dengue?

O diagnóstico inicial de dengue é clínico (história + exame físico da pessoa) feito essencialmente por exclusão de outras doenças. Feito o diagnóstico clínico de dengue, alguns exames (hematócrito, contagem de plaquetas) podem trazer informações úteis quando analisados por um médico, mas não comprovam o diagnóstico, uma vez que também podem estar alterados em várias outras infecções. A comprovação do diagnóstico, se for desejada por algum motivo, pode ser feita através de sorologia (exame que detecta a presença de anticorpos contra o vírus da dengue), que começa a ficar reativa (“positiva”) a partir do quarto dia de doença.

 

É necessário esperar o resultado de exames para iniciar o tratamento?

Não. Uma vez que, excluídas clinicamente outras doenças, a dengue passa a ser o diagnóstico mais provável, os resultados de exames (que podem demorar muito) não podem retardar o início do tratamento. O tratamento da dengue é feito, na maioria das vezes, com uma solução para reidratação oral (disponível nas Unidades de Saúde), que deve ser iniciada o mais rápido possível.

 

A comprovação do diagnóstico de dengue é útil para o tratamento da pessoa doente?

Não. A comprovação sorológica do diagnóstico de dengue poderá ser útil para outras finalidades (vigilância epidemiológica, estatísticas) e é um direito do doente, mas o resultado do exame comumente estará disponível apenas após a pessoa ter melhorado, o que o torna inútil para a condução do tratamento. O exame sorológico também não permite dizer qual o tipo de vírus que causou a infecção (o que é irrelevante) e nem se a dengue é “hemorrágica”.

 

O que é dengue “hemorrágica”?

Dengue “hemorrágica” é a dengue mais grave. Apesar do nome, que é impreciso, o principal perigo da dengue “hemorrágica” não são os sangramentos, mas sim a pressão arterial muito baixa (choque). É importante saber que outras doenças, como a meningite meningocócica, podem ser muito parecidas com a dengue, embora a pessoa fique grave muito mais rápido (logo no primeiro ou segundo dia de doença). A dengue pode se tornar mais grave apenas quando a febre começa a diminuir. O período mais perigoso está nos três primeiros dias depois que a febre começa a desaparecer. Pode aparecer qualquer uma dessas alterações:

- dor no fígado (nas costelas, do lado direito)
- tonteiras, desmaios
- pele fria e pegajosa, suor frio
- sangramentos
- fezes escuras, parecidas com borra de café

 

O que fazer se aparecer qualquer um desses sintomas?

Procurar imediatamente o Centro Municipal de Saúde ou o Hospital mais próximo.

 

A dengue “hemorrágica” só ocorre em quem tem dengue pela segunda vez.

Não. A forma grave da dengue também pode ocorrer em quem tem a doença pela primeira vez.

 

A dengue “hemorrágica” é obrigatória em que tem a doença pela segunda vez?

Não. O risco é maior do que na primeira infecção, mas a imensa maioria das pessoas que têm a doença pela segunda ou terceira vez não apresenta a forma grave da dengue.

 

Quantas vezes uma pessoa pode ter dengue?

Até quatro vezes, pois existem quatro tipos diferentes do vírus da dengue (1, 2, 3 e 4). No Rio de Janeiro, até agora, existem os tipos 1, 2 e 3. Cada vez que a pessoa tem dengue por um tipo, fica permanentemente protegido contra novas infecções por aquele tipo. É por isso que só se pode ter dengue quatro vezes.

 

Quem teve dengue fica com alguma complicação?

Não. A recuperação costuma ser total. É comum que ocorra durante alguns dias uma sensação de cansaço, que desaparece completamente com o tempo.

 

Todo mundo que é picado pelo Aedes aegypti fica doente?

Não. Primeiro é preciso que o Aëdes esteja contaminado com o vírus da dengue. Além disso, cerca de metade das pessoas que são picadas pelo mosquito que tem o vírus não apresenta qualquer sintoma.

O que fazer para diminuir o risco de pegar dengue?

O Aedes aegypti é um mosquito doméstico, que vive dentro ou nas proximidades das habitações. O único modo possível de evitar ou reduzir a duração de uma epidemia e impedir a introdução de um novo tipo do vírus da dengue é a eliminação dos transmissores. Isso é muito importante porque, além da dengue, o Aedes aegypti também pode transmitir a febre amarela.

O “fumacê” é útil para matar os mosquitos adultos, mas não acaba com os ovos. Por isso, deve ser empregado apenas em períodos de epidemias com o objetivo de interromper rapidamente a transmissão. O mais importante é procurar acabar com os criadouros dos mosquitos. Qualquer coleção de água limpa e parada, inclusive em plantas que acumulam água (bromélias), pode servir de criadouro para o Aedes aegypti.

 

 

Febre amarela

A febre amarela é uma doença infecciosa causada por um flavivírus (o vírus da febre amarela), para a qual está disponível uma vacina altamente eficaz. A doença é transmitida por mosquitos e ocorre exclusivamente na América Central, na América do Sul e na África. No Brasil, a febre amarela é geralmente adquirida quando uma pessoa não vacinada entra em áreas de transmissão silvestre (regiões de cerrado, florestas). Uma pessoa não transmite febre amarela diretamente para outra. Para que isto ocorra, é necessário que o mosquito pique uma pessoa infectada e, após o vírus ter se multiplicado, pique um indivíduo que ainda não teve a doença e não tenha sido vacinado.

 

A transmissão da febre amarela em área silvestre é feita por intermédio de mosquitos do gênero (principalmente) Haemagogus. O ciclo do vírus em  áreas silvestres é mantido através da infecção de macacos e da transmissão transovariana (passado de mosquito para os seus descendentes, filhos) no próprio mosquito. A infecção humana ocorre quando uma pessoa não imunizada entra em áreas de cerrado ou de florestas. Uma vez infectada, a pessoa pode, ao retornar, servir como fonte de infecção para o Aedes aegypti, que então pode iniciar a transmissão da febre amarela em área urbana. Uma pessoa pode ser fonte de infecção para o mosquito desde imediatamente antes de surgirem os sintomas até o quinto dia da infecção.

O Aedes aegypti torna-se capaz de transmitir o vírus da febre amarela 9 a 12 dias após ter picado uma pessoa infectada. No Brasil, a transmissão da febre amarela em áreas urbanas não ocorre desde 1942. Em áreas de fronteiras de desenvolvimento agrícola, pode haver uma adaptação do transmissor silvestre ao novo habitat e ocorre a conseqüente possibilidade de transmissão da febre amarela em  áreas rurais (“intermediária“).

 

Malária

Malária ou paludismo, entre outras designações, é uma doença infecciosa aguda ou crônica causada por protozoários parasitas do gênero Plasmodium, transmitidos pela picada do mosquito Anopheles.

A malária mata 3 milhões de pessoas por ano, uma taxa só comparável à da SIDA/AIDS, e afeta mais de 500 milhões de pessoas todos os anos. É a principal parasitose tropical e uma das mais freqüentes causas de morte em crianças nesses países: (mata um milhão de crianças com menos de 5 anos a cada ano). Segundo a OMS, a malária mata uma criança africana a cada 30 segundos, e muitas crianças que sobrevivem a casos severos sofrem danos cerebrais graves e têm dificuldades de aprendizagem.

 

A malária é transmitida pela picada das fêmeas de mosquitos do gênero Anopheles. A transmissão geralmente ocorre em regiões rurais e semi-rurais, mas pode ocorrer em áreas urbanas, principalmente em periferias. Em cidades situadas em locais cuja altitude seja superior a 1500 metros, no entanto, o risco de aquisição de malária é pequeno. Os mosquitos têm maior atividade durante o período da noite, do crepúsculo ao amanhecer. Contaminam-se ao picar os portadores da doença, tornando-se o principal vetor de transmissão desta para outras pessoas. O risco maior de aquisição de malária é no interior das habitações, embora a transmissão também possa ocorrer ao ar livre.

O mosquito da malária só sobrevive em áreas que apresentem médias das temperaturas mínimas superiores a 15°C, e só atinge número suficiente de indivíduos para a transmissão da doença em regiões onde as temperaturas médias sejam cerca de 20-30°C, e umidade alta. Só os mosquitos fêmeas picam o homem e alimentam-se de sangue. Os machos vivem de seivas de plantas. As larvas se desenvolvem em águas paradas, e a prevalência máxima ocorre durante as estações com chuva abundante.

Rochas, minerais e solo

 

A crosta terrestre possui várias camadas compostas por três tipos de rochas que são formadas pela mistura de diferentes materiais. Essas rochas podem ser magmáticas, também chamadas de ígneas, sedimentares ou metamórficas.

 

Rochas magmáticas ou ígneas

As rochas magmáticas ou ígneas (ígneo vem do latim e significa “fogo”) são originadas do interior da Terra, onde são fundidas em altíssima temperatura. Nas erupções de vulcões, essas rochas são lançadas do interior da Terra, para a superfície. Sofrem, então, resfriamento rápido e se solidificam. Outras vezes, ficam nas proximidades da superfície, onde se resfriam lentamente e, também, se solidificam.

  • O basalto é uma rocha escura muito utilizada na pavimentação de calçadas, ruas e estradas e são advindas do resfriamento rápido do magma.


No Rio Grande do Sul, encontramos as falésias de Torres, formadas de basalto.

 


As faixas escuras das famosas calçadas de Copacabana, no Rio de Janeiro, são formadas por basalto.

 

  • A pedra-pomes, gerada após rápido resfriamento em contato com a água formando uma rocha cheia de poros ou buracos devido à saída de gases. Parece uma “espuma endurecida”.

 


A pedra-pomes é utilizada para polir objetos e amaciar a pele.

 

  • O granito (vem do latim granum, que significa “grão’) se forma no interior da crosta terrestre por resfriamento lento e solidificação do magma. É muito utilizado em revestimento de pisos, paredes e pias. O granito é formado por grãos de várias cores e brilhos: são os minerais.

 

Os minerais que formam o granito

Uma rocha é formada de um ou mais minerais. A maioria das rochas compõe-se de vários tipos de minerais. Minerais são elementos ou compostos químicos, geralmente sólidos, encontrados naturalmente no planeta.

Há mais de dois mil tipos diferentes de minerais. Eles são formados pela união de vários tipos de átomos, como silício, oxigênio, alumínio, cálcio e ferro. As diferenças entre os minerais devem-se aos diferentes tipos de átomos que os formam e também à maneira como os átomos estão “arranjados”.

 


Pedaço de granito


O Granito é usado para fazer bancada de pias, pisos, etc.

 

O granito é formado principalmente por três tipos de minerais: o quartzo, o feldspato e a mica.

Os grãos que aparecem em cor cinza no granito correspondem a grãos de quartzo. Veja na figura abaixo, que o quartzo, como a maioria dos minerais, é formado por uma série de partes que lembram figuras geométricas. Dizemos então que o quartzo, como a maioria dos minerais, forma cristais.

 


Cristal de rocha formado por uma variedade de quartzo transparente. Veja acima a forma cristalina típica desse cristal. Há também formas coloridas de quartzo, como a ametista.

 

O outro tipo de mineral presente no granito é o feldspato, que pode apresentar diversas tonalidades: amarelo, branco, rosa, verde.

A decomposição desse mineral pela água da chuva forma a argila que é usada para fazer tijolos, cimento, concreto e diversos objetos.

A cor preta ou cinza-escura e brilhante presente no granito corresponde a pequenos grãos de mica. Existem também outros tipos de mica, de cores diferentes. A mica é um bom isolante de calor de eletricidade; por isso é utilizada no ferro elétrico de passar roupa.

 

Rochas sedimentares

 

Observe na figura abaixo que a rocha é formada por camadas (ou estratos).

Esse tipo de rocha é chamada de rocha sedimentar e se forma a partir de mudanças ocorridas em outras rochas. Chuva vento, água dos rios, ondas do mar: tudo isso vai, aos poucos, fragmentando as rochas em grãos de minerais. Pouco a pouco, ao longo de milhares de anos, até o granito mais sólido se transforma em pequenos fragmentos. Esse processo é chamado de intemperismo.

Os fragmentos de rochas são transportados pelos ventos ou pela água da chuva até os rios, que, por sua vez, os levam para o fundo de lagos e oceanos. Lá os fragmentos vão se depositando em camadas. É assim que se formam, por exemplo, terrenos cobertos de areia, como as praias.

Esses fragmentos ou sedimentos vão se acumulando ao longo do tempo. As camadas de cima exercem pressão sobre as camadas de baixo, compactando-as. Essa pressão acaba por agrupar e cimentar os fragmentos e endurece a massa formada. É assim que surgem as rochas sedimentares. Tudo isso, não se esqueça, leva milhares de anos.

Desse modo, a areia da praia transforma-se, lentamente, em uma rocha sedimentar chamada arenito. Sedimentos de argila transforma-se em argilito.

As camadas vão cobrindo também restos de plantas e animais.

Por isso é muito comum encontrar restos ou marcas de animais e plantas em rochas sedimentares: o animal ou planta morre e é coberto por milhares de grãos de minerais.

Os restos ou marcas de organismos antigos são chamado de fósseis. Analisando os fósseis, os cientistas podem estudar como era a vida no passado em nosso planeta.

 

 


Formação das rochas sedimentares

 

 

A origem do arenito

O arenito se forma quando rochas como o granito se desintegram aos poucos  pela ação dos ventos e das chuvas. Os grãos de quartzo dessas rochas formam a areia. Areias e dunas de areia, porém não são rochas: são fragmentos de rochas. A areia pode se depositar no fundo do mar ou em depressões e ficar submetida a um aumento de pressão ou temperatura. Assim cimentada e endurecida, forma o arenito – um tipo de rocha sedimentar. O arenito é usado em pisos.


Rocha de arenito.

Dunas de areia no Vale da Morte, Califórnia.

 

 

O calcário

O acúmulo de esqueletos, conchas e carapaças de animais aquáticos ricos em carbonato de cálcio, que é um tipo de sal, pode formar outra variedade de rocha sedimentar, o calcário.

O calcário também se forma a partir de depósitos de sais de cálcio na água. O calcário é utilizado na fabricação de cimento e de cal. A cal serve para pintura de paredes ou para a fabricação de tintas. A cal ou o próprio calcário podem ser utilizados para neutralizar a acidez de solos.

 


Cascatas de calcário na Turquia, Egeu.

Rochas metamórficas

 


Ardósia é usada como piso.
Você já viu pias, pisos ou esculturas de mármore? O mármore é uma rocha formada a partir de outra rocha, o calcário. É um exemplo de rocha metamórfica.

As rochas metamórficas são assim chamadas porque se originam da transformação de rochas magmáticas ou sedimentares por processos que alteram a organização dos átomos de seus minerais. Surge, então, uma nova rocha, com outras propriedades e, às vezes, com outros minerais.

Muitas rochas metamórficas se formam quando rochas de outro tipo são submetidas a intensas pressões ou elevadas temperaturas. Quando, por exemplo, por mudanças ocorridas na crosta, uma rocha magmática é empurrada para regiões mais profundas e de maior pressão e temperatura, alterando a organização dos minerais.

 

Outra rocha metamórfica é a ardósia, originada da argila e usada em pisos.

Pias e pisos também podem ser feitos de gnaisse, uma rocha metamórfica originada geralmente do granito. O Corcovado e o Pão de Açúcar, no Rio de Janeiro, e a maioria das rochas da serra do Mar também são de gnaisses.

 


Vista da praia do morro do Pão de Açucar (RJ), formado de gnaisse.

 

Gemas ou pedras preciosas

As gemas são rochas muito duras. São riquezas existentes no subsolo, comumente conhecidas como pedras preciosas. As jazidas de esmeralda, rubi, diamante e outras são raras por isso essas pedras têm grande valor comercial.

No subsolo, também são encontradas jazidas de metais, por exemplo, ouro, ferro, manganês, alumínio, zinco, cobre, chumbo.

Há ainda as jazidas de material de origem orgânica, conhecidas como combustíveis fósseis – formadas a partir da transformação de restos de plantas e animais. O carvão-de-pedra (hulha) e o petróleo são exemplos desses combustíveis, recursos energéticos, ou seja, substâncias utilizadas na produção de energia.

 


Na foto podemos observar algumas gemas ou pedras preciosas.

 

O ciclo das rochas

 

Você viu que as rochas magmáticas são formadas tanto pela cristalização do magma no interior da terra como pela lava liberada dos vulcões. Mas as rochas magmáticas – e também as metamórficas – podem ser quebradas em pequenos pedaços ou fragmentos que se acumulam em camadas de sedimentos e acabam se transformando, por compressão, em rochas sedimentares. Finalmente, você viu também que as rochas sedimentares e também as magmáticas, sob a ação de altas temperaturas e pressão, podem se transformar em rochas metamórficas.

Mas, se uma rocha metamórfica for derretida, ela pode novamente se tornar uma rocha magmática! Essas mudanças formam, portanto, um ciclo em que uma rocha, ao longo de muito tempo, pode se transformar em outra. É o ciclo das rochas.

 

 

 

Como o solo se formou

A camada de rochas na superfície da Terra está, há milhões de anos, exposta a mudanças de temperatura e à ação da chuva, do vento, da água dos rios e das ondas do mar. Tudo isso vai, aos poucos, fragmentando as rochas e provocando transformações químicas. Foi assim, pela ação do intemperismo, que, lentamente, o solo se formou. E é dessa mesma maneira que está continuamente se remodelando.

Os seres vivos também contribuem para esse processo de transformação das rochas em solo. Acompanhe o esquema abaixo:

 

  1. A chuva e o vento desintegram as rochas.
  2. Pedaços de liquens ou sementes são levados pelo vento para uma região sem vida. A instalação e a reprodução desses organismos vão aos poucos modificando o local. Os liquens, por exemplo, produzem ácidos que ajudam a desagregar as rochas. As raízes de plantas que crescem nas fendas das rochas irão contribuir para isso.
  3. A medida que morrem, esses organismos enriquecem o solo em formação com matéria orgânica e, quando ela se decompõe, o solo se torna mais rico em sais minerais. Outras plantas, que necessitam de mais nutrientes para crescer, podem então se instalar no local. Começa a ocorrer o que se chama de sucessão ecológica: uma série de organismos se instala até que a vegetação típica do solo e do clima da região esteja formada.

 

O que existe no solo

Há muitos tipos de solo. A maioria deles é composta de areia e argila, vindas da fragmentação das rochas, e de restos de plantas e animais mortos (folhas, galhos, raízes, etc.). Esses restos estão sempre sendo decompostos por bactérias e fungos, que produzem uma matéria orgânica escura, chamadas húmus. À medida que a decomposição continua, o húmus vai sendo transformado em sais minerais e gás carbônico. Ao mesmo tempo, porém, mais animais e vegetais se depositam no solo e mais húmus é formado.

A decomposição transforma as substâncias orgânicas do húmus em substâncias minerais, que serão aproveitadas pelas plantas. Desse modo, a matéria é reciclada: a matéria que formava o corpo dos seres vivos acabará fazendo novamente parte deles depois de decomposta.

Vemos, então, que o solo é formado por uma parte mineral, que se originou da desagregação das rochas, e por uma parte orgânica, formada pelos restos dos organismos mortos e pela matéria orgânica do corpo dos seres vivos que está sofrendo decomposição. Vivem ainda no solo diversos organismos, inclusive as bactérias e os fungos, responsáveis pela decomposição da matéria orgânica dos seres vivos.

Nos espaços entre os fragmentos de rochas, há ainda água e ar – ambos importantes para o desenvolvimento das plantas.

Por baixo da camada superficial do solo encontramos fragmentos de rochas. Quanto maior a profundidade em relação ao solo, maiores são também os fragmentos de rocha.

O ser humano retira recursos minerais das camadas abaixo do solo. Parte da água da chuva, por exemplo, se infiltra no solo, passando entre os espaços dos grãos de argila e de areia. Outra parte vai se infiltrando também nas rochas sedimentares e em fraturas de rochas, até encontrar camadas de rochas impermeáveis. Formam-se assim os chamados lençóis de água ou lençóis freáticos, que abastecem os poços de água.

Finalmente, na camada mais profunda da crosta terrestre, encontramos a rocha que deu origem ao solo – a rocha matriz.

 

Tipos de solo

 

O tipo de solo encontrado em um lugar vai depender de vários fatores: o tipo de rocha matriz que o originou, o clima, a quantidade de matéria orgânica, a vegetação que o recobre e o tempo que se levou para se formar.

Em climas secos e áridos, a intensa evaporação faz a água e os sais minerais subirem. Com a evaporação da água, uma camada de sais pode depositar-se na superfície do solo, impedindo que uma vegetação mais rica se desenvolva.

Já em climas úmidos, com muitas chuvas, á água pode se infiltrar no solo e arrastar os sais para regiões mais profundas.

Alguns tipos de solo secam logo depois da chuva, outros demoram para secar. Por que isso acontece? E será que isso influencia na fertilidade do solo?

  • Solos arenosos são aquele que têm uma quantidade maior de areia do que a média (contêm cerca de 70% de areia). Eles secam logo porque são muito porosos e permeáveis: apresentam grandes espaços (poros) entre os grãos de areia. A água passa, então, com facilidade entre os grãos de areia e chega logo às camadas mais profundas. Os sais minerais, que servem de nutrientes para as plantas, seguem junto com a água. Por isso, os solos arenosos são geralmente pobres em nutrientes utilizados pelas plantas.

 

  • Os chamados solos argilosos contêm mais de 30% de argila. A argila é formada por grãos menores que os da areia. Além disso, esses grãos estão bem ligados entre si, retendo água e sais minerais em quantidade necessária para a fertilidade do solo e o crescimento das plantas. Mas se o solo tiver muita argila, pode ficar encharcado, cheio de poças após a chuva. A água em excesso nos poros do solo compromete a circulação de ar, e o desenvolvimento das plantas fica prejudicado. Quando está seco e compacto, sua porosidade diminui ainda mais, tornando-o duro e ainda menos arejado.

Solo argiloso.

Solo argiloso compactado pela falta de água.

 

 

  • A terra preta, também chamada de terra vegetal, é rica em húmus. Esse solo, chamado solo humífero, contém cerca de 10% de húmus e é bastante fértil. O húmus ajuda a reter água no solo, torna-se poroso e com boa aeração e, através do processo de decomposição dos organismos, produz os sais minerais necessários às plantas.

Os solos mais adequados para a agricultura possuem uma certa proporção de areia, argila e sais minerais utilizados pelas plantas, além do húmus. Essa composição facilita a penetração da água e do oxigênio utilizado pelos microorganismos. São solos que retêm água sem ficar muito encharcados e que não são muito ácidos.

 

  • Terra roxa é um tipo de solo bastante fértil, caracterizado por ser o resultado de milhões de anos de decomposição de rochas de arenito-basáltico originadas do maior derrame vulcânico que este planeta já presenciou, causado pela separação da Gondwana - América da Sul e África – datada do período Mezozóico. É caracterizado pela sua aparência vermelho-roxeada inconfundível, devida a presença de minerais, especialmente Ferro.

No Brasil, esse tipo de solo aparece nas porções ocidentais dos estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná, São Paulo e sudeste do Mato Grosso do Sul, destacando-se sobretudo nestes três últimos estados por sua qualidade.

 

Historicamente falando, esse solo teve muito importância, já que, no Brasil, durante o fim do século XIX e o início do século XX, foram plantadas nestes domínios, várias grandes lavouras de café, fazendo com que surgisse várias ferrovias e propiciasse o crescimento de cidades, como São Paulo, Itu, Ribeirão Preto e Campinas. Atualmente, além do café, são plantadas outras culturas.

O nome terra roxa é dado a esse tipo de solo, devido aos imigrantes italianos que trabalhavam nas fazendas de café, referindo-se ao solo com a denominação Terra rossa, já que rosso em italiano significa vermelho. E, devido a similaridade entre essa palavra, e a palavra “roxa”, o nome “Terra roxa” acabou se consolidando.

O solo de terra roxa também existe na Argentina, aonde é conhecida como “tierra colorada”, bastante presente nas províncias de Misiones e Corrientes.

O solo é um grande filtro

 

Para que se obtenha plantas saudáveis e uma horta produtiva é necessário que o solo contenha água. A capacidade de retenção de água depende do tipo de solo. A água, por ser um líquido solvente, dissolve os sais existentes no solo, e assim as plantas podem absorvê-los

Nem toda a água da chuva flui diretamente para os córregos, riachos e rios. Quando chove, parte da água infiltra-se e vai penetrando na terra até encontrar uma camada impermeável, encharcando o solo. Por exemplo, 1 metro cúbico (1m³) de areia encharcada pode conter até 400 litros de água.

O ar também ocupa os poros existentes entre os grãos de terra. As raízes das plantas e os animais que vivem no solo precisam de ar para respirar.

 


Esquema mostrando camadas do solo e subsolo, em corte.

 

Quando o solo se encharca a água ocupa o lugar antes ocupado pelo ar, dificultando o desempenho das raízes e a vida dos animais no solo.

Se o solo estiver muito compactado, não filtrará a água com facilidade. Acontecerão, por exemplo, as grandes enxurradas após uma forte chuva. A urbanização, com a pavimentação de ruas e estradas, a canalização de rios e o desmatamento de grandes áreas dificultam o escoamento da água das chuvas.

 

 

Terras para agricultura

 

Por muito tempo, no passado, a espécie humana conseguia alimento apenas caçando, pescando e colhendo grãos, frutos e raízes. Mas, há cerca de dez mil anos, nossa espécie passou também a plantar os vegetais e criar os animais que lhe servem de alimento. Era o ponto de partida para o desenvolvimento da agricultura.

Com o aumento da população e a necessidade de se produzirem cada vez mais alimentos, a vegetação original das florestas e de outros ecossistemas foi sendo destruída para dar lugar ao cultivo de plantas comestíveis e à criação de animais. Hoje, o desmatamento é feito com máquinas (tratores e serras) ou com o fogo – são as chamadas queimadas, que trazem uma série de problemas.

De todas as terras emersas (fora da água) que formam os continentes e as ilhas do nosso planeta, apenas 10% aproximadamente são cultiváveis.

 

Muitas vezes, a atividade agrícola é feita de forma inadequada, por desconhecimento ou por falta de recursos e equipamentos. Como resultado, depois de alguns anos de produção, os nutrientes do solo se esgotam e as plantas não crescem mais.

Dependendo do tipo de solo e do tipo de plantação são necessários tomar alguns cuidados com a terra, e aplicar certos procedimentos como vamos ver a seguir.

 

Agricultura sustentável

A agricultura para a produção de alimentos para ser sustentável, em relação ao meio ambiente:

  • não deve causar prejuízos ao ambiente;
  • não deve liberar substâncias tóxicas ou danosas na atmosfera, nas águas superficiais ou nos lençóis freáticos;
  • deve preservar e restaurar a fertilidade do solo, prevenindo a erosão;
  • deve usar água de modo a permitir que se recarreguem as reservas aqüíferas, evitando que elas se esgotem.

Produzir alimento implica também manter uma diversidade de culturas para não empobrecer o solo e usar, quando necessário, um controle biológico para as pestes, mas com cuidado para evitar a contaminação do ambiente com substâncias químicas que possam se acumular.

Dessa forma a agricultura sustentável facilita a economia local e preserva a saúde do solo e a dos seres que nele vivem.

 

Cuidados com o solo

Quando o solo não apresenta condições necessárias à agricultura ou quando se deseja melhorar as suas condições, alguns cuidados devem ser tomados, como adubação, rotação de culturas, aragem do solo, irrigação e drenagem.

 

Adubação

Adubar significa enriquecer o solo com elementos nutrientes, quando ele está deficiente de minerais. Para isso, são utilizados adubos, substâncias capazes de fertilizar o solo.

Os adubos podem ser orgânicos (por exemplo: esterco, farinha de osso, folhas, galhos enterrados) ou minerais, que são inorgânicos (por exemplo: substâncias químicas são aplicadas, como nitrato de sódio, um tipo de sal).

Há ainda a adubação verde. Algumas vezes, as leguminosas também são utilizadas como adubos. Quando crescem são cortadas e enterradas no solo, enriquencendo-os com nitratos.

 

Rotação de culturas

A rotação de culturas consiste de alternar o plantio de leguminosas com outras variedades de plantas no mesmo local. Dessa forma as leguminosas, pela associação com bactérias que vivem nas suas raízes, devolvem para o local nutrientes utilizados por outras plantas, evitando o esgotamento do solo.

 

Aragem do solo

Arar o solo é outro cuidado que se deve ter para o solo não ficar compactado, “socado”.

Revolver a terra, além de arejar, facilita a permeabilidade do solo, permitindo que as raízes das plantas penetrem, no solo, além de levar para a superfície o húmus existente.

 

Minhocas – arados da natureza

As minhocas realizam um verdadeiro “trabalho” de arado no solo. Ao se movimentarem, elas abrem túneis e engolem parte da terra que deslocam, retirando daí o seu alimento.

Esses túneis, também denominados galerias, aumentam a porosidade do solo, e por isso a circulação do ar e a infiltração de água se intensificam.

As suas fezes contribuem para a formação do húmus, matéria orgânica importantíssima para a fertilidade do solo, facilitando o desenvolvimento de microorganismos decompositores ou fixadores de nitrogênio.

A minhocultura é a criação de minhocas em tanques especiais com finalidades comerciais. As minhocas são vendidas para isca, mas o húmus por elas produzido é comercializado como fertilizante para a agricultura, a jardinagem etc.

 

 

Irrigação e drenagem

Irrigar e drenar são alguns dos cuidados que devem ser tomados para manter o nível da umidade necessário ao solo e para garantir que ele continue fértil.

Com a irrigação, a água chega as regiões ou áreas muito secas. Já com a drenagem, retira-se o excesso de água do solo, possibilitando que ele seja arejado. Com o aumento dos poros, criam-se passagens de ar entre as partículas do solo.

 

Os perigos da poluição do solo

 

Não só os ecologistas, mas autoridades e todo cidadão devem ficar atentos aos perigos da poluição que colocam em risco a vida no planeta Terra.

 

O lixo

No início da história da humanidade, o lixo produzido era formado basicamente de folhas, frutos, galhos de plantas, pelas fezes e pelos demais resíduos do ser humano e dos outros animais. Esses restos eram naturalmente decompostos, isto é, reciclados e reutilizados nos ciclos do ambiente.

Com as grandes aglomerações humanas, o crescimento das cidades, o desenvolvimento das indústrias e da tecnologia, cada vez mais se produzem resíduos (lixo) que se acumulam no meio ambiente.

Hoje, além do lixo orgânico, que é naturalmente decomposto, reciclado e “devolvido” ao ambiente, há o lixo industrial eletrônico, o lixo hospitalar, as embalagens de papel e de plástico, garrafas, latas etc. que, na maioria das vezes, não são biodegradáveis, isto é, não são decompostos por seres vivos e se acumulam na natureza.


Lixo urbano despejado nos rios.

 

 

Lixões a céu aberto

A poluição do solo causada pelo lixo pode trazer diversos problemas.

O material orgânico que sofre a ação dos decompositores – como é o caso dos restos de alimentos – ao ser decompostos, forma o chorume. Esse caldo escuro e ácido se infiltra no solo. Quando em excesso, esse líquido pode atingir as águas do subsolo (os lençóis freáticos) e, por conseqüência contaminar as águas de poços e nascentes.

As correntezas de água da chuva também podem carregar esse material para os rios, os mares etc.

 


O liquido escuro é chorume saido dos lixos.

Chorume nos rios (mancha escura)

 

 

A poluição do solo por produtos químicos

 

A poluição do solo também pode ser ocasionada por produtos químicos lançado nele sem os devidos cuidados. Isso ocorre, muitas vezes, quando as indústrias se desfazem do seu lixo químico. Algumas dessas substâncias químicas utilizadas na produção industrial são poluentes que se acumulam no solo.

Um outro exemplo são os pesticidas aplicados nas lavouras e que podem, por seu acúmulo, saturar o solo, ser dissolvidos pela água e depois ser absorvidos pelas raízes das plantas. Das plantas passam para o organismo das pessoas e dos outros animais que delas se alimentam.

Os fertilizantes, embora industrializados para a utilização no solo, são em geral, tóxicos. Nesse caso, uma alternativa possível pode ser, por exemplo, o processo de rotação de culturas, usando as plantas leguminosas; esse processo natural não satura o solo, é mais econômico que o uso de fertilizantes industrializados e não prejudica a saúde das pessoas.

A poluição do solo, e da biosfera em geral, pode e deve ser evitada. Uma das providências necessárias é cuidar do destino do lixo.

 

O destino do lixo

 


Lixão de Araruama.
O lixo das residências, das escolas e das fábricas diferem quanto ao seu destino.

Se você mora em uma cidade e ela conta com a coleta de lixo, um importante serviço de saneamento básico, possivelmente ele será transportado para longe do ambiente urbano.

Mas vale lembrar que os depósitos de lixo a céu aberto ou mesmo os aterros comuns, onde o lixo é coberto de forma aleatória, não resolvem o problema da contaminação do ambiente, principalmente do solo.

 

Aterros sanitários

Nos aterros sanitários, o lixo, coberto com terra e amassado, é colocado em grandes buracos. Esse procedimento é repetido várias vezes, formando-se camadas sobrepostas.

 

Os aterros sanitários possuem sistemas de drenagem, que retiram o excesso de líquido, e sistemas de tratamento de resíduos líquidos e gasosos.

A construção de um aterro sanitário exige alguns cuidados:

 

 

 

  • o aterro deve ser pouco permeável, isto é, deixar passar pouca água e lentamente;
  • o aterro deve ser distante de qualquer lugar habitado;
  • não deve haver lençol subterrâneo de água nas proximidades do aterro.

Por essas razões, a implantação e a manutenção de um aterro sanitário têm um alto custo econômico.

 


Aterro sanitário em Sorocaba.

Incineração

A incineração reduz bastante o volume de resíduos e destrói organismos que causam doenças. É um processo caro, pois, para evitar a poluição do ar, é necessária a instalação de filtros e de equipamentos especiais para filtrar a fumaça resultante da incineração, que também é poluente.

O lixo deve ser queimado em aparelhos e usinas especiais. Após a queima,  o material que resta pode ser encaminhado para aterros sanitários.

 

 

 

Compostagem

A compostagem é a transformação dos restos orgânicos do lixo em um composto, nesse caso, em adubo. Esse adubo é resultado da ação de seres decompositores (bactérias e fungos) sobre as substâncias orgânicas do lixo.

 

 

 

Reciclagem

Reciclar é uma boa opção, pois diversos componentes do nosso lixo diário podem ser reaproveitados.

Em várias cidades brasileiras, há a coleta seletiva e a reciclagem do lixo, o que tem contribuído para diminuir o desperdício, além de proteger o solo de materiais não recicláveis pela natureza.

 

Aprenda aqui sobre a reciclagem

A erosão do solo

 

Como sabemos as chuvas, o vento e as variações de temperatura provocadas pelo calor e pelo frio alteram e desagregam as rochas. O solo também sofre a ação desses fatores: o impacto das chuvas e do vento, por exemplo, desagrega as suas partículas. Essas partículas vão então sendo removidas e transportadas para os rios, lagos, vales e oceanos.

 


Torres, RS


Bahia

 

Nas fotos acima, podemos observar como a ação da própria natureza pode provocar mudanças profundas na paisagem. O mar, chuva e o vento esculpiram os paredões na praia de Torres, RS e as falésias na Bahia.

No clima úmido e nos solos cobertos por uma vegetação natural, a erosão é, em geral, muito lenta, o que permite que seja compensada pelos processos que formam o solo a partir das rochas.

Os cientistas afirmam que as montanhas mais altas e que tem seus picos em forma de agulhas apontadas para cima são novas, do aspecto geológico. As mais antigas  não são tão altas e tem o cume arredondado, com as suas rochas duras à vista. Elas vêm sofrendo a mais tempo a ação erosiva, que as desgastou bastante. Esse tipo de erosão é muito comum no território brasileiro, mas, por ter uma ação lenta, é quase sempre imperceptível aos nossos olhos.

 


Montanha com pico em forma de agulha: Dedo de Deus, Rio de Janeiro, RJ.

 


Montanha com o cume arredondado: Pedra Azul em domingos Martins, ES.

A ação do ser humano

 

O desmatamento provocado pelas atividades humanas acelera muito a erosão natural. Vamos ver por quê.

Em vez de cair direto no solo, boa parte da água da chuva bate antes na copa das árvores ou nas folhas da vegetação, que funcionam como um manto protetor. Isso diminui muito o impacto da água sobre a superfície. Além disso, uma rede de raízes ajuda a segurar as partículas do solo enquanto a água escorre pela terra. E não podemos esquecer também que a copa das árvores protege o solo contra o calor do Sol e contra o vento.


Desmatamento para o cultivo em Marcelândia, MT.
Ao destruirmos a vegetação natural para construir casa ou para a lavoura, estamos diminuindo muito a proteção contra a erosão. A maioria das plantas que nos serve de alimento tem pouca folhagem e , por isso, não protege tão bem o solo contra a água da chuva. Suas raízes são curtas e ficam espaçadas nas plantações, sendo pouco eficientes para reter as partículas do solo. Finalmente, muitas plantas – como o milho, a cana-de-açúcar, o feijão e o algodão – não cobrem o solo o ano inteiro, deixando-o exposto por um bom tempo. O resultado é que a erosão se acelera, e a parte fértil fica prejudicada.

 

Com a erosão, o acúmulo de terra transportada pela água pode se depositar no fundo dos rios, obstruindo seu fluxo. Esse fenômeno é chamado de assoreamento e contribui para o transbordamento de rios e o alagamento das áreas vizinhas em períodos de chuva.


O município de Sítio do Mato no oeste baiano, está sendo engolido pelas águas e areias do Rio São Francisco.

 

Há ainda outro problema resultante do desmatamento. Sem a cobertura da vegetação, as encostas dos morros correm maior risco de desmoronar, provocando desabamentos de terra e rochas, com graves consequências.

Quando o desmatamento é feito por meio de queimadas, ocorre outro problema: o fogo acaba destruindo também os microorganismos que realizam a decomposição da matéria orgânica e promovem a reciclagem dos nutrientes necessários às plantas. A perda de matéria orgânica deixa o solo mais exposto à erosão e à ação das chuvas, acentuando o seu empobrecimento.

A queimada também libera na atmosfera gases que, quando em concentração muito elevada, prejudicam a saúde humana. Além disso, nos casos em que a queimada é realizada de forma não controlada, ela pode se alastrar por áreas de proteção ambiental, parques, etc.

Por todos esses motivos, as queimadas devem ser evitadas.

 


Devastação provocada pelas queimadas.

Como evitar a erosão?

 

Existem técnicas de cultivo que diminuem a erosão do solo. Nas encostas, por exemplo, onde a erosão é maior, as plantações podem ser feitas em degraus ou terraços, que reduzem a velocidade de escoamento da água.

Em encostas não muito inclinadas, em vez de plantar as espécies dispostas no sentido do fluxo da água, devemos formar fileiras de plantas em um mesmo nível do terreno, deixando espaço entre as carreiras. Essas linhas de plantas dispostas em uma mesma altura são chamadas de curvas de nível.

Outra forma de proteger a terra é cultivar no mesmo terreno plantas diferentes mas em períodos alternados. Desse modo o solo sempre tem alguma cobertura protetora. É comum a alternância de plantação de milho; por exemplo, com uma leguminosa. As leguminosas trazem uma vantagem adicional ao solo: repõe o nitrogênio retirado do solo pelo milho ou outra cultura. Esse “rodízio” de plantas é conhecido como rotação de culturas.

Cabe ao governo orientar os agricultores sobre as plantas mais adequadas ao cultivo em suas terras e sobre as técnicas agrícolas mais apropriadas. É fundamental também que os pequenos proprietários do campo tenham acesso a recursos que lhes possibilitem comprar equipamentos e materiais para o uso correto do solo.

 

Ecologia

O que a ecologia estuda?

A floresta Amazônica apresenta uma vegetação riquíssima. E a variedade de animais também é enorme. Calcula-se que em uma única árvore da floresta Amazônica podem ser encontradas mais de mil espécies diferentes de insetos.

De fato, se reunirmos todas as florestas tropicais do planeta, veremos que nelas se encontra mais da metade das espécies vivas. Podemos dizer então que a floresta Amazônica possui uma grande biodiversidade.

Veja agora uma foto da caatinga. A vegetação já é bem diferente.

Porque existe essa diferença? Essa é uma das muitas perguntas que a ecologia tenta responder.

Veja só mais alguns exemplos de questões importantes, relacionadas à nossa vida, e as quais a ecologia tenta responder: “O que pode acontecer se um floresta for destruída?”; “É possível explorar uma floresta sem provocar a sua destruição?”, “Como o ser humano interfere na vida dos outros organismos?”; “O que provoca o aumento da temperatura na Terra?”; “E o que pode acontecer se a temperatura da Terra aumentar muito?”; etc.

Vamos dar um exemplo. Considere o Bugio, um dos maiores macacos neotropicais, vivem deste a Bahia até o Rio Grande do Sul. Vive em bandos de três a doze indivíduos, de ambos os sexos e várias idades, chefiados por um macho adulto. Sua dieta é predominantemente folívora (folhas). Os outros alimentos são: flores, brotos, frutos, caules de trepadeiras.

A Ecologia pode estudar:

  • as relações que um bando de Bugios tem com os outros seres da floresta;
  • a influência do clima sobre todos os organismos da floresta;
  • a influência das florestas neotropicais sobre o clima;
  • a influência da ação do ser humano sobre o clima de todo o planeta.

Você pode concluir que a ecologia é um campo de estudo muito amplo. E todas essas informações nos ajudam a melhorar o ambiente em que vivemos, diminuindo a poluição, conservando os recursos naturais e protegendo nossa saúde e a das gerações futuras.

Resumindo: Ecologia é a ciência que estuda as relações dos seres vivos entre si e com o ambiente.

Termos utilizados na Ecologia

 

Habitat

O habitat é o lugar na natureza onde uma espécie vive. Por exemplo, o habitat da planta vitória régia são os lagos e as matas alagadas da Amazônia, enquanto o habitat do panda são as florestas de bambu das regiões montanhosas na China e no Vietnã.

 

Nicho ecológico

O nicho é um conjunto de condições em que o indivíduo (ou uma população) vive e se reproduz. Pode se dizer ainda que o nicho é o “modo de vida” de um organismo na natureza. E esse modo de vida inclui tanto os fatores físicos – como a umidade, a temperatura, etc – quanto os fatores biológicos – como o alimento e os seres que se alimentam desse indivíduo.

Vamos explicar melhor: O nicho do Bugio, por exemplo, inclui o que ele come, os seres que se alimentam dele, os organismos que vivem juntos ou próximo dele, e assim por diante. No caso de uma planta, o nicho inclui os sais minerais que ela retira do solo, a parte do solo de onde os retira, a relação com as outras espécies, e assim por diante.

O nicho mostra também como as espécies exploram os recursos do ambiente. Assim a zebra, encontrada nas savanas da África, come as ervas rasteiras, enquanto a girafa, vivendo no mesmo hábitat, come as folhas das árvores. Observe que cada espécie explora os recursos do ambiente de forma um pouco diferente.

 

População

Indivíduos de uma mesma espécie que vivem em determinada região formam uma população. Por exemplo: as onças do pantanal formam uma população.

As capivaras também podem ser encontradas no pantanal, mas fazem parte de outra população, já que são de outra espécie.

Às vezes a população pode aumentar muito, por exemplo, em meados do século XIX, alguns coelhos selvagens foram levados da Inglaterra para a Austrália, para serem usados nas caçadas. Na Europa, as populações de coelhos eram naturalmente controladas por diversos predadores e parasitas. Na Austrália, porém não existiam tantas espécies que atacavam coelhos. O resultado é que esse animal se reproduziu rapidamente chegando a atingir mais de 200 milhões de indivíduos, que passaram a destruir as plantações e as pastagens da Austrália. Isso mostra o perigo de se introduzir num novo ambiente um organismo não nativo.

Esta é mais uma das questões que a ecologia estuda: “O que faz o número de indivíduos de uma população aumentar, diminuir ou permanecer constante?”.

Termos utilizados na Ecologia

 

Comunidade

Na figura abaixo, podemos perceber que no mar existem diversos animais e vários tipos de plantas. E há também seres muito pequenos – tão pequenos que só podem ser vistos com aparelhos especiais como os microscópios, que possuem lentes especiais que ampliam a imagem dos seres observados.

Se colocarmos uma gota da água do mar no microscópio, veremos um número imenso desses pequenos seres vivos.

Pense quantos organismos diferentes podem ser encontrados num jardim: grama, roseiras, minhocas, borboletas, besouros, formigas, caracóis, sabiás, lagatixas…

Todos os seres vivos de determinado lugar e que mantêm relações entre si formam uma comunidade. A comunidade do mar abaixo é composta por peixes, algas, plantas, os seres microscópios, enfim todas as populações lá existentes.

 

Ecossistema

É o conjunto dos relacionamentos que a fauna, flora, microorganismos (fatores bióticos) e o ambiente, composto pelos elementos solo, água e atmosfera (fatores abióticos) mantém entre si. Todos os elementos que compõem o ecossistema se relacionam com equilíbrio e harmonia e estão ligados entre si. A alteração de um único elemento causa modificações em todo o sistema podendo ocorrer a perda do equilíbrio existente. Se por exemplo, uma grande área com mata nativa de determinada região for substituída pelo cultivo de um único tipo de vegetal, pode-se comprometer a cadeia alimentar dos animais que se alimentam de plantas, bem como daqueles que se alimentam destes animais.

A delimitação do ecossistema depende do nível de detalhamento do estudo. Por exemplo, se quisermos estudar o ecossistema de um canteiro do jardim ou do ecossistema presente dentro de uma planta como a bromélia.

 

ou

 

Termos utilizados na Ecologia

 

Biosfera

Ainda não temos conhecimento da existência de outro lugar no Universo, atém da Terra, onde aconteça o fenômeno a que chamamos de vida.

A vida na Terra é possível porque a luz do Sol chega até aqui. Graças a sua posição em relação ao Sol, o nosso planeta recebe uma quantidade de energia solar que permite a existência da água em estado líquido, e não apenas em estado sólido (gelo) ou gasoso (vapor). A água é essencial aos organismos vivos. A presença de água possibilita a vida das plantas e de outros seres capazes de produzir alimento a partir da energia solar e permite também, indiretamente, a sobrevivência de todos os outros seres vivos que se alimentam de plantas ou animais. Pela fotossíntese que há a absorção de água e gás carbônico e liberação de oxigênio, a energia do Sol é transformada em um tipo de energia presente nos açucares, que pode então ser aproveitada por seres que realizam esse processo e por outros seres a eles relacionados na busca por alimento.

A Terra pode ser dividida assim:

  • Litosfera - a parte sólida formada a partir das rochas;
  • Hidrosfera - conjunto total de água do planeta (seus rios, lagos, oceanos);
  • Atmosfera – a camada de ar que envolve o planeta;
  • Biosfera - as regiões habitadas do planeta.

Biosfera é o conjunto de todos os ecossistemas da Terra. É um conceito da Ecologia, relacionado com os conceitos de litosfera, hidrosfera e atmosfera. Incluem-se na biosfera todos os organismos vivos que vivem no planeta, embora o conceito seja geralmente alargado para incluir também os seus habitats.

 

A biosfera inclui todos os ecossistemas que estão presentes desde as altas montanhas (até 10.000 m de altura) até o fundo do mar (até cerca de 10.000 m de profundidade).

Nesse diferentes locais, as condições ambientais também variam. Assim, a seleção natural atua de modo diversificado sobre os seres vivos em cada região. Sob grandes profundidades no mar, por exemplo, só sobrevivem seres adaptados à grande pressão que a água exerce sobre eles e a baixa (ou ausente) luminosidade. Já nas grandes altitudes montanhosas, sobrevivem seres adaptados a baixas temperaturas e ao ar rarefeito.

Na biosfera, portanto, o ar, a água, o solo, a luz são fatores diretamente relacionados à vida.

 

Os Principais Ecossistemas Brasileiros

 

O Brasil possui uma grande diversidade de ecossistemas. Quase todo o seu território está situado na zona tropical. Por isso, nosso país recebe grande quantidade de calor durante todo o ano, o que favorece essa grande diversidade. Veja, no mapa a seguir, exemplos dos principais ecossistemas encontrados no Brasil.

 

Floresta Amazônica

Estende-se além do território nacional, com chuvas frequentes e abundantes. Apresenta flora exuberante, com espécies, como a seringueira, o guaraná, a vitória-régia, e é habitada por inúmeras espécies de animais, como o peixe-boi, o boto, o pirarucu, a arara. Para termos uma idéia da riqueza da biodiversidade desses ecossistemas, ele apresenta, até o momento, 1,5 milhão de espécies de vegetais identificadas por cientistas.

 


Peixe boi e seringueira

 

Mata de cocais

A mata de cocais situa-se entre a floresta amazônica e a caatinga. São matas de carnaúba, babaçu, buriti e outras palmeiras. Vários tipos de animais habitam esse ecossistema, como a araracanga e o macaco cuxiú.

 


Araracanga

Pantanal mato-grossense

 

Localizado na região Centro-Oeste do Brasil, engloba parte dos estados do Mato Grosso e do Mato Grosso do Sul. Área que representa a terra úmida mais importante e conhecida do mundo (maior planície alagável do planeta), com espantosos índices de biodiversidade animal. Sofre a influência de diversos ecossistemas, como o cerrado, a floresta Amazônica, a mata Atlântica, assim como os ciclos de seca e cheia, e de temperaturas elevadas. São 140 mil quilômetros quadrados só no Brasil, equivalente a 5 Bélgicas ou ao território de Portugal. É onde vivem jacarés – cerca de 32 milhões – , 365 espécies de aves, 240 de peixes, 80 de mamíferos e 50 de répteis. Mais de 600.000 capivaras habitam a região. O pantanal é escolhido como pouso de milhões de pássaros, entre eles o tuiuiús, a ave-símbolo da região. Os cervos-do-pantanal, bem mais raros, também fazem parte da fauna local.

 

 

Campos sulinos

Os campos sulinos são  formações campestres encontradas no sul do país, passando do interior do Paraná e Santa Catarina até o sul do Rio Grande do Sul. Os campos sulinos são conhecidos como pampas, termo de origem indígena que significa “regiões planas”. Em geral, há predomínio das gramíneas, plantas conhecidas como grama ou relva. Animais como o ratão-do-banhado, preá e vários tipos de cobras são ali encontrados.

 


Campos sulinos e ratão do banhado.

 

Caatinga

A caatinga localiza-se na maior parte da região Nordeste. No longo período da seca, a vegetação perde as folhas e fica esbranquiçada. Esse fato originou o nome caatinga que na língua tupi, significa “mata branca”. Os cactos, como o mandacaru, o xique-xique e outras plantas, são típicos da caatinga. A fauna inclui as cobras cascavel e jibóia, o gambá, a gralha, o veado-catingueiro etc.

 


Cascavel e mandacaru

Restinga

A restinga é típica do litoral brasileiro. Os seres que habitam esse ecossistema vivem em solo arenoso, rico em sais. Parte desse solo fica submersa pela maré alta. Encontramos nesse ecossistema animais como maria-farinha, besourinho-da-praia, viúva-negra, gavião-se-coleira, coruja-buraqueira, tiê-sangue e perereca, entre outros. Como exemplos de plantas características da restinga podemos citar: sumaré, aperta-goéla, açucena, bromélias, cactos, coroa-de-frade, aroeirinha, jurema e taboa.

 


maria-farinha e coroa-de-frade

 

Manguezal

A costa brasileira apresenta, desde o Amapá até Santa Catarina, uma estreita floresta chamada manguezal, ou mangue. Esse ecossistema desenvolve-se, principalmente, no estuário e na foz dos rios, onde há água salobra e local parcialmente abrigado da ação das ondas, mas aberto para receber a água do mar. Os solos são lodosos e ricos em nutrientes. Os manguezais são abrigos e berçários naturais de muitas espécies de caranguejos, peixes e aves. Apresentam um pequeno número de espécies de árvores, que possuem raízes-escoras. Essas raízes são assim chamadas por serem capazes de fixar as plantas em solo lodoso.

 


raízes escoras

 

Cerrado

O cerrado ocorre principalmente na região Centro-Oeste. A vegetação é composta de arbustos retorcidos e de pequeno porte, sendo as principais espécies: o araçá, o murici, o buriti e o indaiá. É o habitat do lobo-guará, do tamanduá-bandeira, da onça-pintada etc.

 

Buriti

 


Tamanduá-bandeira

 

Mata Atlântica

Esse ecossistema estende-se da região do Rio Grande do Norte até o sul do país. Apresenta árvores altas e vegetação densa, pouco espaço vazio. É uma das áreas de maior diversidade de seres vivos do planeta. Encontra-se plantas como o pau-brasil, o ipê-roxo, o angico, o manacá-da-serra e o cambuci e várias espécies de animais, como a onça pintada, a anta, o queixada, o gavião e o mico-leão-dourado.


Mata de araucária

 

A mata de araucária situa-se na região sub-tropical, no sul do Brasil, de temperaturas mais baixas. Entre outros tipos de árvores abriga o pinheiro-do-paraná, também conhecido como araucária. Da sua fauna destacamos, além da ema, a maior ave das Américas, a gralha-azul, o tatu, o quati e o gato-do-mato.

 

Relações ecológicas

Em um ecossistema, os seres vivos relacionam-se com o ambiente físico e também entre si, formando o que chamamos de relações ecológicas.

As relações ecológicas ocorrem dentro da mesma população (isto é, entre indivíduos da mesma espécie), ou entre populações diferentes (entre indivíduos de espécies diferentes). Essas relações estabelecem-se na busca por alimento, água, espaço, abrigo, luz ou parceiros para reprodução.

 

A seguir veremos alguns exemplos desses tipos de relações.

 

Relações Harmônicas (relações positivas)

 

Intra-específica (entre indivíduos da mesma espécie)

 

Sociedade

União permanente entre indivíduos em que há divisão de trabalho. Ex.: insetos sociais (abelhas, formigas e cupins)

O que mais chama a atenção em uma colméia é a sua organização. Todo o trabalho é feito por abelhas que não se reproduzem, as operárias. Elas se encarregam de colher o néctar das flores, de limpar e defender a colméia e de alimentar as rainhas e as larvas (as futuras abelhas) com mel, que é produzido a partir do néctar.

A rainha é a única fêmea fértil da colméia coloca os ovos que irão originar outras operárias e também os zangões (os machos), cuja única função é fecundar a rainha.

Portanto, uma sociedade é composta por um grupo de indivíduos da mesma espécie que vivem juntos de forma a permanente e cooperando entre si.

Entre os mamíferos também encontramos vários exemplos de sociedades, como os dos castores, a dos gorilas, a dos babuínos e a da própria espécie humana. A divisão de trabalho não é tão rigorosa quanto as abelhas, mas também há varias formas de cooperação. É comum, por exemplo, um animal soltar um grito de alarme quando vê um predador se aproximar do grupo; ou mesmo um animal dividir alimento com outros.

 

Colônia

Associação anatômica formando uma unidade estrutural e funcional. Ex.: coral-cérebro, caravela.

Colônia é um grupo de organismos da mesma espécie que formam uma entidade diferente dos organismos individuais. Por vezes, alguns destes indivíduos especializam-se em determinadas funções necessárias à colônia. Um recife de coral, por exemplo, é construído por milhões de pequenos animais (pólipos) que secretam à sua volta um esqueleto rígido. A garrafa-azul (Physalia) é formada por centenas de pólipos seguros a um flutuador, especializados nas diferentes funções, como a alimentação e a defesa; cada um deles não sobrevive isolado da colônia.

As bactérias e outros organismos unicelulares também se agrupam muitas vezes dentro de um invólucro mucoso.

As abelhas e formigas, por outro lado, diferenciam-se em rainha, zangão com funções reprodutivas e as obreiras (ou operárias) com outras funções, mas cada indivíduo pode sobreviver separadamente. Por isso, estas espécies são chamadas eusociais, ou seja, formam uma sociedade e não uma colônia.

 

 

Interespecífica (entre indivíduos de espécies diferentes)

 

Mutualismo

Associação obrigatória entre indivíduos, em que ambos se beneficiam. Ex.: líquen, bois e microorganismos do sistema digestório.

Abelhas, beija-flores e borboletas são alguns animais que se alimentam do néctar das flores. O néctar é produzido na base das pétalas das flores e é um produto rico em açucares.  Quando abelhas, borboletas e beija-flores colhem o néctar, grãos de pólen se depositam em seu corpo. O pólen contém células reprodutoras masculinas da planta. Pousando em outra flor, esses insetos deixam cair o pólen na parte feminina da planta. As duas células reprodutoras – a masculina e a feminina – irão então se unir e dar origem ao embrião (contido dentro da semente). Perceba que existe uma relação entre esses insetos e a planta em que ambos lucram. Esse tipo de relação entre duas espécies diferentes e que traz benefícios para ambas é chamada mutualismo. Os animais polinizadores obtêm alimento e a planta se reproduz.

Outro exemplo, é os liquens, associação mutualística entre algas e fungos. Os fungos protegem as algas e fornecem-lhes água, sais minerais e gás carbônico, que retiram do ambiente. As algas, por sua vez, fazem a fotossíntese e, assim, produzem parte do alimento consumido pelos fungos.

 


Liquens e polinizadores

Relações Ecológicas

 

Interespecífica (entre indivíduos de espécies diferentes)

 

Comensalismo

Associação em que um indivíduo aproveita restos de alimentares do outro, sem prejudicá-lo. Ex.: Tubarão e Rêmoras, Leão e a Hiena, Urubu e o Homem.

Tubarão e Peixe Rêmora – O tubarão é reconhecidamente o maior predador dos mares, ou seja, o indivíduo que normalmente ocupa o ápice da cadeia alimentar no talassociclo.  Já o peixe-rêmora é pequeno e incapaz de realizar a façanha do predatismo.  O peixe-rêmora vive então associado ao grande tubarão, preso em seu ventre através de uma ventosa (semelhante a um disco adesivo). Enquanto o tubarão encontra uma presa, estraçalhando-a e devorando-a, a rêmora aguarda pacientemente, limitando-se a comer apenas o que o grande tubarão não quis. Após a refeição, o peixe-rêmora busca associar-se novamente a outro tubarão faminto.Para a rêmora a relação é benéfica, já para o tubarão é totalmente neutra.

Leão e a Hiena – os leões são grandes felinos e ferozes caçadores típicos das savanas africanas.  Eles vivem em bandos e passam a maior parte do dia dormindo (cerca de 20 horas, segundo alguns etologistas).  Entretanto são caçadores situando-se, a exemplo dos tubarões, no ápice da cadeia alimentar.  As hienas são pequenas canídeas que também se agrupam em bandos, mas que vivem a espreita dos clãs dos leões.  Quando os leões estão caçando, as hienas escondem-se esperando que todo o grupo de felinos se alimente.  As hienas aguardam apenas o momento em que os leões abandonam as carcaças das presas para só assim se alimentarem.

Urubu e o Homem – O urubu ou abutre (nomes vulgares que variam de acordo com a localização, mas que na verdade representam aves com o mesmo estilo de vida) é um comensal do homem.  O homem é o ser da natureza que mais desperdiça alimentos. Grande parte dos resíduos sólidos das grandes cidades é formado por materiais orgânicos que com um tratamento a baixos custos retornariam à natureza de forma mais racional.  O urubu é uma grande ave que se vale exatamente deste desperdício do homem em relação aos restos de alimentos.

 

Protocooperação

Associação facultativa entre indivíduos, em que ambos se beneficiam. Ex.: Anêmona do Mar e paguro, gado e anum (limpeza dos carrapatos), crocodilo africano e ave palito (higiene bucal).

Às margens do rio Nilo, na África, os ecólogos perceberam a existência de um singular exemplo de protocooperação entre os perigosos crocodilos e o sublime pássaro-palito.  Durante a sesta os gigantescos crocodilos abrem sua boca permitindo que um pequeno pássaro (o pássaro-palito) fique recolhendo restos alimentares e pequenos vermes dentre suas poderosas e fortes presas.  A relação era tipicamente considerada como um exemplo de comensalismo, pois para alguns apenas o pássaro se beneficiava.  Entretanto, a retirada de vermes parasitas faz do crocodilo um beneficiado na relação, o que passa a caracterizar a protocooperação.

Outro exemplo é do boi e do anum. Os bois e vacas são comumente atacados por parasitas externos (ectoparasitas), pequenos artrópodes conhecidos vulgarmente por carrapatos.  E o anum preto (Crotophaga ani) tem como refeição predileta estes pequenos parasitas.  A relação é benéfica para ambos (o boi se livra do parasita e o anum se alimenta).

 

 

Bernardo-eremita e Anemôna-do-mar – O bernardo-eremita é um crustáceo do gênero Pagurus cuja principal característica é a de possuir a região abdominal frágil, em razão do exoesqueleto não possuir a mesma resistência do cefalotórax.  Este crustáceo ao atingir a fase adulta (ainda em processo de crescimento, portanto realizando as mudas) procura uma concha de molusco gastrópode (caramujo) abandonada, e instala-se dentro desta.  De certa forma o crustáceo permanece protegido.  Entretanto, alguns predadores, ainda assim conseguem retirar o Pagurus de dentro da concha.  É aí que entra a anêmona-do-mar, um cnidário.  Como todos os cnidários (ou celenterados), a anêmona-do-mar é dotada de estruturas que liberam substâncias urticantes com a finalidade de defender-se.  A associação beneficia tanto a anêmona quanto o Bernardo: o Bernardo consegue proteção quando uma anêmona se instala sobre sua concha (emprestada), pois nenhum predador chega perto.  Já a anêmona beneficia-se porque seu “cardápio” alimentar melhora bastante quando de “carona” na concha do Bernardo.  A anêmona normalmente faz a captação de seus alimentos (partículas) através de seus inúmeros tentáculos, esperando que estes passem por perto.  Na carona do Bernardo há um significativo aumento no campo de alimentação para a anêmona.

 


Eremita com anêmona grudada em sua concha.

 

elações Ecológicas

 

Canibalismo

Relação desarmônica em que um indivíduo mata outro da mesma espécie para se alimentar. Ex.: louva-a-Deus, aracnídeos, filhotes de tubarão no ventre materno.

Louva-a-deus – o louva-a-deus é um artrópode da classe dos insetos (família Mantoideae).  Este inseto é verde e recebe este nome por causa da posição de suas patas anteriores, juntas com tarsos dobrados, como se estivesse rezando.  Neste grupo de insetos o canibalismo é muito comum, principalmente no que tange o processo reprodutivo.  É hábito comum as fêmeas devorarem os machos numa luta que antecede a cópula.

 

 

Galináceos jovens – os jovens pintinhos com dias de nascidos, quando agrupados em galpões não suficientemente grandes para abrigá-los podem, ocasionalmente apresentar canibalismo, como uma forma de controlar o tamanho da população.

 

 

Amensalismo

Relação em que indivíduos de uma espécie produzem toxinas que inibem ou impedem o desenvolvimento de outras. Ex.: Maré vermelha, cobra (veneno) e homem, fungo penicillium (penicilina) e bactérias.

A Penicilina foi descoberta em 1928 quando Alexander Fleming, no seu laboratório no Hospital St Mary em Londres, reparou que uma das suas culturas de Staphylococcus tinha sido contaminada por um bolor Penicillium, e que em redor das colônias do fungo não havia bactérias. Ele demonstrou que o fungo produzia uma substância responsável pelo efeito bactericida, a penicilina.

A Maré vermelha é a proliferação de algumas espécies de algas tóxicas. Muitas delas de cor avermelhada, e que geralmente ocorre ocasionalmente nos mares de todo o planeta. Encontramos essas plantas apenas no fundo do mar. Em situações como mudanças de temperatura, alteração na salinidade e despejo de esgoto nas águas do mar, elas se multiplicam e sobem à superfície, onde liberam toxinas que matam um grande número de peixes, mariscos e outros seres da fauna marinha.

Quando isso acontece, grandes manchas vermelhas são vistas na superfície da água. Os seres contaminados por essas toxinas tornam-se impróprios para o consumo humano.

Maré vermelha

 

Sinfilia

Indivíduos mantém em cativeiro indivíduos de outra espécie, para obter vantagens. Ex.: formigas e pulgões.

Os pulgões são parasitas de certos vegetais, e se alimentam da seiva elaborada que retiram dos vasos liberinos das plantas. A seiva elaborada é rica em açúcares e pobre em aminoácidos. Por absorverem muito açúcar, os pulgões eliminam o seu excesso pelo ânus. Esse açúcar eliminado é aproveitado pelas formigas, que chegam a acariciar com suas antenas o abdômen dos pulgões, fazendo-os eliminar mais açúcar. As formigas transportam os pulgões para os seus formigueiros e os colocam sobre raízes delicadas, para que delas retirem a seiva elaborada. Muitas vezes as formigas cuidam da prole dos pulgões para que no futuro, escravizando-os, obtenham açúcar. Quando se leva em consideração o fato das formigas protegerem os pulgões das joaninhas, a interação é harmônica, sendo um tipo de protocooperação.

 

Predatismo

Relação em que um animal captura e mata indivíduos de outra espécie para se alimentar. Ex.: cobra e rato, homem e gado.

Todos os carnívoros são animais predadores. É o que acontece com o leão, o lobo, o tigre, a onça, que caçam veados, zebras e tantos outros animais.

O predador pode atacar e devorar também plantas, como acontece com o gafanhoto, que, em bandos, devoram rapidamente toda uma plantação. Nos casos em que a espécie predada é vegetal, costuma-se dar ao predatismo o nome de herbivorismo.

Raros são os casos em que o predador é uma planta. As plantas carnívoras, no entanto, são excelentes exemplos, pois aprisionam e digerem principalmente insetos.

O predatismo é uma forma de controle biológico natural sobre a população da espécie da presa. Embora o predatismo seja desfavorável à presa como indivíduo, pode favorecer a sua população, evitando que ocorra aumento exagerado do número de indivíduos, o que acabaria provocando competição devido à falta de espaço, parceiro reprodutivo e alimento.  No entanto ao diminuir a população de presas é possível que ocorra a diminuição dos predadores por falta de comida. Em conseqüência, a falta de predadores pode provocar um aumento da população de presas. Essa regulação do controle populacional colabora para a manutenção do equilíbrio ecológico.

 

Relações Ecológicas

 

Parasitismo: Indivíduos de uma espécie vivem no corpo de outro, do qual retiram alimento. Ex.: Gado e carrapato, lombrigas e vermes parasitas do ser humano.

A lombriga é um exemplo de parasita. É um organismo que se instala no corpo de outro (o hospedeiro) para extrair alimento, provocando-lhes doenças. Os vermes parasitas fazem a pessoa ficar mal nutrida e perder peso. Em crianças, podem prejudicar até o crescimento.

As adaptações ao parasitismo são assombrosas – desde a transformação das probóscides dos mosquitos num aparelho de sucção, até à redução ou mesmo desaparecimento de praticamente todos os órgãos, com exceção dos órgãos da alimentação e os reprodutores, como acontece com as tênias e lombrigas.

 

Lombriga (Ascaris lumbricoides) e mosquito

 

Competição Interespecífica: Disputa por recursos escassos no ambiente entre indivíduos de espécies diferentes. Ex.: Peixe Piloto e Rêmora (por restos deixados pelo tubarão)

Tanto o Peixe Piloto quanto a Rêmora comem os restos deixados pelos tubarões por tanto possuem o mesmo nicho ecológico e acabam disputando por espaço nele.

Peixe piloto e rêmora em volta do tubarão

 

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Eletricidade e o magnetismo

Eletricidade e o magnetismo

 

Você faz bastante uso da eletricidade em seu dia-a-dia, não é mesmo? Mas já parou para pensar na falta que ela faria na sua vida, se não existisse?

Se faltar energia elétrica à noite, ficamos sem luz elétrica e tudo pára: a televisão, o chuveiro elétrico, o ventilador, alguns aparelhos de telefone, o aparelho de som, o computador, o microondas, os elevadores etc.

Alguns aparelhos funcionam com a energia recebida das estações distribuidoras de energia elétrica; basta ligá-los na tomada. Mas há muitos outros aparelhos que funcionam utilizando energia elétrica sem termos de ligá-los diretamente na tomada, como o celular, o rádio, os walkmans ou iPODs e as calculadoras; eles recebem energia de pilhas e baterias.

Outro tipo de energia muito usada em nosso cotidiano é a energia magnética. Graças ao magnetismo, podemos ter registros armazenados em fitas cassetes e fitas de vídeo, podemos usar as bússolas para nos localizarmos etc.

A revolução que a humanidade experimentou advinda das aplicações da eletricidade e do magnetismo se intensificou quando os cientistas perceberam a relação entre ambos.

 

Cargas elétricas

Cargas elétricas são de dois tipos: positivas e negativas

Uma matéria é constituída de átomos. Os átomos, por sua vez, são constituídos de partículas ainda menores: prótons, nêutrons e elétrons.

Os prótons e os nêutrons situam-se no núcleo do átomo. Os elétrons giram e torno do núcleo, numa região chamada eletrosfera. Os prótons e os elétrons possuem uma propriedade denominada carga elétrica, que aparece na natureza em dois tipos. Por isso a do próton foi convencionada como positiva e a do elétron como negativa.

Corpos carregados

Quando um corpo ganha elétrons dizemos que ele está positivamente carregado. Quando ganha elétrons dizemos que ele está negativamente carregado. Quando o número de elétrons em um corpo é igual ao número de prótons, dizemos que o corpo está neutro.

Um experimento relacionado aos primórdios do estudo da eletricidade pode ser realizado com um bastão de vidro pendurado por um barbante. Se atritarmos esse bastão em um pedaço de lã, notaremos que ambos se atrairão mutuamente. Agora se atritarmos o bastão de vidro no tecido de lã e o deixarmos pendurado, aproximando dele outro bastão de vidro que tenha sido friccionado em outro pedaço de lã, notaremos que os bastões se repelem.

Essas observações demonstraram a ocorrência de fenômenos elétricos. Os cientistas consideram que, ao atritarmos os materiais vidro e lã, o bastão de vidro passa a ser portador de carga elétrica positiva e o pedaço de lã passa a ser portador de carga elétrica negativa. Os sinais de positivo e negativo atribuídos a essas cargas são uma convenção científica.

 

Cargas elétricas interagem

Muito materiais adquirem carga elétrica quando atritados em outros. Nesse processo um dos materiais adquire carga elétrica positiva, e o outro, carga elétrica negativa.

Por meio de experimentos semelhantes aos descritos anteriormente com o vidro e a lã, os cientistas concluíram que cargas elétricas de sinais diferentes se atraem e que cargas elétricas de sinais iguais se repelem. Quando vidro e lã são friccionados, passam a ter cargas elétricas de sinais diferentes e, portanto, passam a se atrair. Já os dois bastões de vidro, quando adquirem cargas elétricas de mesmo sinal, passam a se repelir.

 

A interação elétrica obedece o princípio da ação e reação

A interação entre dois corpos portadores de cargas elétricas obedece à Terceira Lei de Newton (Princípio da ação e reação). Sobre cada um dos dois corpos atua uma força que se deve a presença do outro. As duas forças tem a mesma intensidade (mesmo módulo) e a mesma direção (mesma linha de atuação), mas diferentes sentidos.

 

 

Se os dois corpos apresentam cargas de sinais opostos, as forças tendem a fazê-los de aproximar. Por outro lado, se os dois corpos possuem carga de mesmo sinal, as forças tendem a fazê-los se afastar.

 

Eletrização por atrito

Diferentes materiais têm diferentes tendências à eletrização. Quando vidro de lã são atritados, dizemos que ambos materiais adquirem carga elétrica pelo processo de eletrização por atrito.

Com base em muitos experimentos similares, foi possível aos cientistas determinarem a tendência dos materiais a adquirir carga elétrica positiva ou negativa, quando atritados uns com os outros. Essa tendência pode ser expressa por meio de uma seqüência como a mostrada abaixo.

<——— Aumenta a tendência para adquirir carga positiva
Vidro
seda
algodão
borracha rígida
Aumenta a tendência para adquirir carga negativa ——–>

 

 

Condutores elétricos

Imagine duas esferas de metal, um pouco afastadas entre si, uma delas eletrizada com carga positiva e a outra não-eletrizada. Se um bastão de metal tocar as duas esferas simultaneamente, verifica-se que parte da carga elétrica é transferida para a outra esfera. Porém, se utilizarmos um bastão de madeira, a carga permaneceria na esfera eletrizada, e a outra não receberia nem um pouco dessa carga.

 

 

Esse experimento evidencia que o metal é o material condutor elétrico e a madeira é um material isolante elétrico.

De fato, os condutores elétricos mais conhecidos são os metais como o cobre, o ferro o alumínio, o ouro e a prata. Entre eles, o cobre, metal de aspecto marrom-avermelhado, é usado na fiação elétrica das casas. Entre os isolantes elétricos podemos citar, além da madeira, os plásticos em geral, o ar (a temperatura e pressão ambientes), as borrachas e o isopor (que na verdade, é um tipo de plástico).

A grande maioria dos metais conhecidos se encaixa em um desses dois grupos: condutor elétrico e isolantes elétrico. Há, contudo, certos materiais que não se enquadram bem em nenhuma dessas duas categorias, mas sim em um grupo intermediário, conhecidos como semi-condutores. Dois exemplos são o silício e o germânio, empregados na indústria para elaborar alguns componentes usados em aparelhos eletrônicos.

 

Eletrização por contato

Quando um corpo eletrizado toca um corpo eletricamente neutro (isto é, sem carga elétrica), parte de sua carga é transferida para ele, que também passa a ficar eletrizado. Esse processo é a eletrização por contato.

Corrente elétrica

Vimos que os elétrons se deslocam com facilidade em corpos condutores. O deslocamento dessas cargas elétricas é chamado de corrente elétrica.

A corrente elétrica é responsável pelo funcionamento dos aparelhos elétricos; estes somente funcionam quando a corrente passa por eles.

Somente é possível a passagem de corrente por um aparelho se este pertencer a um circuito fechado.

Um circuito constituído de lâmpada, pilha e fios, quando ligados corretamente, formam um circuito fechado. Quando ligamos os aparelhos elétricos em nossa casa e eles funcionam, podemos garantir que fazem parte de um circuito fechado quando passa corrente elétrica através de seus fios.

 

Entendendo a corrente elétrica

Antes de definirmos corrente elétrica, vamos imaginar a seguinte situação: você está em uma estação de trem urbano ou de metrô, no qual o passageiro passa por roletas para ter acesso aos trens. Sua finalidade ali é avaliar a quantidade de pessoas que passam por minuto.

Obter essa informação é simples: basta contar quantas pessoas passam em um minuto. Por exemplo, se contou 100 pessoas, você responderá que passam 100 pessoas por minuto. Para atingir uma média melhor, você pode contar por mais tempo. Digamos que tenha contado 900 pessoas em 10 minutos.

Portanto, sua média agora será 900/10 = 90 pessoas por minuto.

Então alguém lhe pede que avalie a massa média das pessoas que passam por minuto pelas roletas. Você aceita o desafio.

Se a massa médias das pessoas no Brasil é 70 Kg (podemos ver isso ao ler placas de elevadores de prédios, que sempre consideram a massa de uma pessoa igual a 70 kg. Essas placas de advertência fixadas nas cabines afirmam: “Capacidade máxima: 10 pessoas ou 700 kg”).

 

Massa média

 

Essa idéia é similar à usada para definir a intensidade de corrente elétrica (i). Sabe-se que a carga de um elétron é igual a 1,6.10- 19 C .

Se você conseguisse contar a quantidade de elétrons (n) que atravessa uma região plana de um fio em 1 segundo poderia afirmar que a intensidade da corrente elétrica é:

 

 

Se contasse por um período qualquer, e representando a carga do elétron (1,6.10- 19 C) pela letra e, poderia afirmar:

Esta é a expressão matemática associada à intensidade da corrente elétrica.

A unidade de intensidade de corrente elétrica é o Coulomb por segundo, denominada ampère (A). A corrente elétrica pode ser contínua ou alterada.

Na corrente contínua, observada nas pilhas e baterias, o fluxo dos elétrons ocorre sempre em um único sentido.

Na corrente alternada, os elétrons alternam o sentido do seu movimento, oscilando para um lado e para o outro. É esse tipo de corrente que se estabelece ao ligarmos os aparelhos na nossa rede doméstica. A razão de a corrente ser alternada está relacionada a forma como a energia elétrica é produzida e distribuída para nossas casas.

Diferença de potencial

Ao abandonarmos um corpo a certa altura, ele sempre cai. Isso ocorre porque existe uma diferença de energia potencial entre o local em que o corpo estava e o solo.

Em uma pilha comum ocorre algo semelhante. A pilha assim como a tomada de nossa casa, a bateria do carro ou do celular, enfim, qualquer gerador de energia elétrica, é um dispositivo no qual se conseguiu estabelecer dois de seus pontos: um que precisa de elétrons e o outro que os tem sobrando.

Em uma pilha, no ponto denominado pólo negativo há elétrons sobrando, e no pólo positivo há falta de elétrons. Se ligássemos esses pontos por meio de um fio condutor, os elétrons entrariam em movimento e uma corrente surgiria no fio.

 

Por isso, nessa situação há energia potencial armazenada na pilha, de modo muito parecido com o que possui um objeto situado a uma altura h do chão: é só soltá-lo, que ele entra em movimento. Da mesma forma, ao ligar um fio à pilha, uma corrente surge no fio.

A unidade de tensão no Sistema Internacional é indicada pelo volt (V).

A pilha mais usada é a de 1,5 V. Uma bateria de carro fornece 12 V.

O computador trabalha com uma fonte de 5 V. As tomadas de nossa casa fornecem tensão de 110V ou 220 V, dependendo da região do País. É muito prudente observar a tensão local antes de ligar os aparelhos às tomadas. Se ligarmos aparelhos programados para funcionar a 110 V em uma tomada de 220V, eles podem queimar e até provocar acidentes graves.

Em geral, basta ajustar nos aparelhos uma chave para que essa situação se resolva; mas nem sempre essa chave existe, por isso tome cuidado!

Devido a diferença de potencial, podemos levar choques. Como o nosso corpo é bom condutor de eletricidade, se tocarmos em dois pontos que existe diferença de potencial, uma corrente atravessará o nosso corpo. Dependendo da intensidade dessa corrente e do caminho que ela percorrer no corpo um choque pode até mesmo levar à morte.

 

Devemos tomar muito cuidado com fios de alta tensão. A tensão nesses cabos chega a milhares de volts! Por isso, não brinque próximo a postes de energia elétrica.

E por que, você deve se perguntar, os pássaros que pousam nesses cabos não são eletrocutados?

Isso não ocorre porque suas patinhas são muito próximas uma das outras, sendo muito pequena a diferença de potencial entre elas.

Com as pessoas, a situação é diferente. Nunca toque em fios de alta tensão, pois se tocar em um cabo e, ao mesmo tempo, tocar em outro ponto do cabo ou em outro objeto, você poderá levar um choque elétrico intenso, possivelmente fatal, se houver diferença de potencial significativa entre os pontos tocados.

 

 

Resistência elétrica

Sabemos que os materiais apresentam graus de dificuldade para a passagem da corrente elétrica. Esse grau de dificuldade é denominado resistência elétrica. Mesmo os metais, que em geral são bons condutores, apresentam resistência. A unidade de medida da resistência é o ohm ().

Os dispositivos que são usados em um circuito elétrico são denominados resistores. Os resistores são usados em um circuito para aumentar ou diminuir a intensidade da corrente elétrica que o percorre.

Podemos comparara a resistência elétrica àquelas barreiras que encontramos nas pistas de atletismo para a corrida com obstáculos. Quanto mais obstáculos mais lenta é a velocidade média dos corredores. Em um circuito acontece da mesma forma: quanto mais resistência elétrica, menor é a corrente que atravessa o fio condutor.

A aplicação mais comum dos resistores é converter energia elétrica em energia térmica. Isso ocorre porque os elétrons que se movem no resistor colidem com a rede cristalina que o forma, gerando calor. Esse fenômeno é denominado efeito joule em nosso dia-a-dia: em chuveiros elétricos, ferros de passar roupa, em fogões elétricos, etc. Observem que todos esses aparelhos “fornecem calor”.

 

A própria lâmpada incandescente converte mais energia elétrica em energia térmica do que em energia luminosa, sendo essa última a sua grande finalidade: 85 % da energia que consome é transformada em calor. Ao contrário, as lâmpadas fluorescentes, consideradas “lâmpadas frias”, têm uma parte bem menor da energia elétrica convertida em calor e por isso são econômicas.

 

Primeira lei de Ohm

Observou-se experimentalmente em alguns resistores, que a corrente estabelecida em um circuito é diretamente proporcional à tensão aplicada e inversamente proporcional à resistência dos dispositivos do circuito e dos fios que os conectavam. Ou seja: quanto maior a tensão do gerador, maior a corrente e quanto maior a resistência, menor a corrente. Essa relação é expressa matematicamente por:

em que: U é a tensão

R é a resistência

i é a corrente

 

Vejamos um exemplo:

Uma pequena lâmpada está submetida a uma tensão de 12 V. Sabendo que a sua resistência, é de determine a corrente que percorre a lâmpada.

 

Sabemos que .

Como ,

Temos que:

Potência elétrica

Talvez você tenha reparado, nas etiquetas dos aparelhos ou dispositivos elétricos que compramos que existe uma etiqueta especificando: 100 (Watt), 500 W, 1000 W etc. Mas, afinal, o que significa essa informação?

Vimos em mecânica o conceito de potência: energia/tempo. A energia elétrica que é convertida nesses aparelhos para várias finalidades e usos distintos, como gerar movimento (motores), gerar calor (resistores), gerar energia luminosa (lâmpadas), dividida pelo tempo que está em uso, é a potência elétrica, que, assim como na mecânica, medimos em Watts (joules/segundo).

A potência é diretamente proporcional à tensão e à corrente.

Matematicamente, temos:

 

Por exemplo, num chuveiro elétrico de 2200 W, ligado à rede de 110V, podemos calcular a corrente que o percorre:

 

Os ímãs

O magnetismo é conhecido há cerca de 2500 anos. Em uma região chamada Magnésia, na antiga Grécia (esta região hoje faz parte da Turquia), foi encontrada uma rocha com o poder de atrair pedaços de ferro. Os antigos gregos lhe deram o nome de magnetita (um tipo de minério de ferro).

A magnetita atualmente é mais conhecida como pedra-ímã ou simplesmente ímã.

 

Forças magnéticas

 

Por meio dos experimentos, constatou-se que o imã tem a propriedade de atrair certos materiais. Essa propriedade é denominada de magnetismo.

A força magnética do imã atua sobre certos metais como o ferro, o níquel e o cobalto, isto é, sobre os materiais denominados ferromagnéticos. Nem todos os metais são ferromagnéticos. Os metais das medalhas olímpicas, por exemplo, o ouro, a prata e o cobre não são atraídos pelos imãs.

Ao colocar a folha de papel com limalha de ferro sobre o imã, nela fica representada a área de influência desse imã.

As extremidades do imã – regiões onde as forças magnéticas agem mais intensamente – são denominadas pólos. A existência desses pólos é uma das importantes características dos imãs.

O imã apresenta sempre dois pólos.

Se o quebrarmos em duas partes, cada uma delas apresentará novamente dois pólos. Portanto, não conseguiremos nunca isolar um dos pólos do imã.

 

 

Podendo se movimentar livremente, um imã se alinha com a direção geográfica Norte-Sul.

Convencionou-se que a parte do imã que aponta para o Norte geográfico da Terra seria denominada pólo Norte do ímã. Normalmente, essa parte é pintada de vermelho. A outra parte é o pólo Sul do imã.

 

Com esse conhecimento básico, os chineses criaram a bússola, que, desde o século XI, tem sido usada para orientar navegadores e pilotos.

Nos séculos XV e XVI, época das grandes navegações, a bússola, desempenhou papel fundamental na orientação pelos mares até então desconhecidos.

 

 

Eletroímãs

 

Há um tipo muito interessante de imã chamado eletroímã. É um dispositivo no qual a eletricidade percorre um fio enrolado em um pedaço de ferro e que se comporta como um imã.

Você pode construir um eletroímã em casa: Um eletroímã começa com uma pilha ou bateria (ou alguma outra fonte de energia) e um fio. O que a pilha produz são os elétrons.

 

 

Se você olhar qualquer pilha D (uma pilha de lanterna, por exemplo), dá para ver que há duas extremidades, uma marcada com um sinal de mais (+) e outra marcada com o sinal de menos (-). Os elétrons estão agrupados na extremidade negativa da pilha e, podem fluir para a extremidade positiva, com o auxílio de um fio. Se você conectar um fio diretamente entre os terminais positivo e negativo de uma pilha, três coisas irão acontecer:

  1. os elétrons irão fluir do lado negativo da pilha até o lado positivo o mais rápido que puderem;
  2. a pilha irá descarregar bem rápido (em questão de minutos). Por esse motivo, não costuma ser uma boa idéia conectar os 2 terminais de uma pilha diretamente um ao outro, normalmente, você conecta algum tipo de carga no meio do fio. Essa carga pode ser um motor, uma lâmpada, um rádio;
  3. um pequeno campo magnético é gerado no fio. É esse pequeno campo magnético que é a base de um eletroímã.

Ímã bagunça informações

Por que os cartões de crédito são desmagnetizados quando ficam próximos a aparelhos de televisão?

Atenção para os lugares onde você deixa a carteira!

Vários eletrodomésticos, como a TV, o aparelho de som e o telefone celular, podem danificar os cartões de crédito. É que as informações do cliente são gravadas magneticamente, e qualquer ímã pode interferir nessa gravação. “Um aparelho de TV ligado produz um campo magnético que bagunça as informações gravadas em cartões, fitas de vídeo, disquetes de computador ou mesmo em bilhetes do metrô, que funcionam com o mesmo princípio”.

A técnica de gravação nasceu na Dinamarca no final do século passado, quando o engenheiro Valdemar Poulsen demonstrou que uma corda de piano imantada poderia guardar a voz humana. O invento, batizado de telegrafone, ganhou um prêmio na exposição de Paris de 1900, mas não fez sucesso comercialmente. Em compensação, o método desenvolvido por Poulsen foi aperfeiçoado e hoje serve para armazenar qualquer tipo de informação — de um texto digitado em computador até a sua senha bancária.

1. A tarja magnética é coberta com uma camada de partículas de óxido de ferro.

2. Para gravar uma senha qualquer, é preciso passar um eletroímã sobre ela. Isso faz com que as partículas se transformem em pequenos ímãs, que ficam alinhados, codificando os dados.

3. Se há um outro campo magnético por perto, como o de uma TV ou um alto-falante, os ímãs alinhados da tarja são atraídos outra vez e perdem o rumo. A informação se apaga.

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Óptica

Conceitos introdutórios à Óptica

 

Raios de luz e fontes luminosas

A luz e as manifestações associadas a ela, tais como sombras, as cores dos objetos e as imagens produzidas pelos espelhos e pelas lentes, são estudadas em uma área da ciência chamada de óptica.

O Sol, uma vela queimando, e uma lâmpada acesa são exemplos de fontes luminosas, ou seja, são corpos que emitem luz. As fontes luminosas são vistas quando a luz emitida por elas atinge os olhos de alguém.

Na figura abaixo estão representadas os raios de luz emitidos por uma vela. Esses raios são emitidos em todas as direções, e é por isso que conseguimos ver uma mesma vela acesa, de qualquer lugar que estejamos na sala.

 

Raios de luz e corpos iluminados

 

Na escuridão total não é possível enxergar objetos que não emitem luz, como, por exemplo, um lápis, uma lâmpada apagada ou uma folha de papel. Só podemos vê-los se forem atingidos pelos raios de luz provenientes de uma fonte luminosa, ou seja, se eles estiverem iluminados. Quando os raios de luz de uma fonte luminosa atingem um objeto, iluminando-o, alguns desses raios podem ser refletidos. O objeto é enxergado porque esses raios refletidos chegam aos olhos de alguém, como mostra o desenho a seguir.

 

 

 

Independência dos raios de luz

 

Os raios de luz de uma fonte luminosa não interfere na propagação dos raios de outra fonte luminosa, ainda que o caminho de ambos se cruze. Isso é conhecido como princípio da independência dos raios de luz.

 

Os componentes da luz branca

Em 1666, o cientista inglês Isaac Newton verificou que a luz branca proveniente do Sol é, na realidade, composta por luzes de várias cores. Isso pode ser percebido quando a luz branca passa por um prisma de vidro. Nessas condições ocorre a decomposição da luz branca nas várias cores que formam o arco-íris.

 

Embora popularmente se diga que o arco-íris tem sete cores – vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta – na realidade ele tem inúmeras cores distintas, que incluem muitos tons de vermelho, de alaranjado, de amarelo, de verde, de azul (incluindo o que costumava ser chamado de anil) e de violeta.

Quando todas essas cores atingem simultaneamente o olho humano, elas provocam a sensação visual da luz branca. Para demonstrar isso, Newton pintou um disco com as cores do arco-íris e o colocou em rotação rápida. Nesse experimento, conhecido como disco de Newton, o olho passa a ver o disco com a cor branca, resultado da “mistura” das cores do arco-íris.

 

Experimento do disco de Newton

 

Muito tempo se passou desde que Newton fez seus experimentos com a luz. Atualmente, os cientistas sabem muito mais a respeito das cores e de como o olho humano as enxerga do que se sabia naquela época.

Cores primárias de luz

 

Evidências experimentais mostraram que para que o olho humano tenha a sensação de branco, não é necessário que todas as cores do arco-íris o atinjam. Se luzes de cores vermelha, azul e verde atingirem simultaneamente nossos olhos, isso já será suficiente para causar a sensação visual de luz branca.

 

 

Quando duas dessas três luzes coloridas – vermelha, azul e verde – atingirem simultaneamente o olho humano, elas causam sensações visuais que, curiosamente, não são iguais àquelas provocadas pelas luzes em separado.

luz vermelha + luz verde = sensação visual de amarelo

luz vermelha + luz azul = sensação visual de margenta

luz verde + luz azul = sensação visual de ciano.

 

 

A COR DOS OBJETOS

A cor apresentada por um corpo, ao ser iluminado, depende do tipo de luz que ele reflete difusamente. A luz branca é constituída por uma infinidade de cores que podem ser divididas em sete cores: vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul, anil e violeta.

Um observador vê cada corpo com uma determinada cor, da seguinte maneira: se a luz incidente no corpo é branca (composta de todas as cores) e o corpo absorve toda a gama de cores, refletindo apenas a azul, o corpo é de cor azul. Então, o corpo branco é aquele que reflete difusamente toda a luz branca incidente e o corpo negro é aquele que absorve todas as cores, não refletindo difusamente nenhuma cor.

 

 

As cores da tevê e dos monitores de computador

O tubo de imagem da televisão é um exemplo de fonte luminosa. Os raios de luz produzidos por essa fonte saem do aparelho pela tela e atingem o olho humano. Na tela de uma televisão em cores consegue-se produzir uma grande quantidade de cores diferentes empregando-se apenas as três cores primárias de luz: vermelho, verde e azul.

Essa tela é constituída por uma grande quantidade de pequenos filetes dessas três cores, intercalados. O aparelho funciona de modo a iluminar estes filetes com maior ou menor intensidade e, dessa forma compor as várias cores que podemos ver na tela.

 

Numa região em que os filetes das três cores estão totalmente acesos, vemos branco. Onde todos estão apagados, têm-se o preto. Se apenas os filetes verdes e vermelhos estiverem acesos, tem-se a sensação visual de amarelo. E assim por diante.

 

 

Examine bem de perto a tela de uma TV colorida em funcionamento e você perceberá a existência dessas pequenas estruturas com as cores primárias.

Os monitores coloridos de computador funcionam de maneira semelhante. Na verdade, tanto na televisão em cores como nos monitores coloridos de computador apenas três luzes coloridas estão presentes.

Materiais transparentes, materiais opacos e materiais translúcidos

 

Alguns materiais presentes em nosso cotidiano podem ser atravessados pela luz e, por isso, é possível enxergar com nitidez através deles. Eles são denominados materiais transparentes, e alguns deles são o vidro comum e o plástico transparente.

 

Material opaco                             Material translúcido

CD envolto por material transparente

 

Outros materiais, como um lápis e um caderno, não são atravessados pela luz e, por causa disso, não enxergamos através deles. São materiais opacos.

Há alguns materiais que permitem a passagem da luz, mas que não favorecem uma visualização nítida de imagens através deles, apenas de contornos e de cores mais fortes. São os materiais translúcidos como, por exemplo, o vidro translúcido.

 

Reflexão, absorção e refração

 

Quando os raios de luz atingem uma superfície, elas participam de três ocorrências: reflexão, refração e absorção simultaneamente, dependendo do material e da superfície.

A reflexão pode ser de dois tipos: regular e difusa. Todos esses acontecimentos estão representados no esquema a seguir.

 

Reflexão regular: a luz incidente em S volta ao mesmo meio, regularmente. Ocorre quando S é uma superfície metálica bem polida ( espelhos ). Reflexão difusa: a luz incidente em S volta ao mesmo meio, irregularmente. Ocorre quando S é uma superfície rugosa.

 

Refração: a luz incidente atravessa S e continua a se propagar no outro meio. Ocorre quando S separa dois meios transparentes (ar e água, água e vidro, etc.) Absorção: a luz incidente em S não se reflete e nem se refrata. A luz, que é uma forma de energia radiante, é absorvida em S, aquecendo-a. Ocorre, por exemplo, nos corpos de superfície preta ( corpos negros ).

A formação das sombras

 

A formação da sombra, entendida como a formação de uma região destituída de luz, é uma conseqüência do princípio de propagação retilínea da luz.

Imaginemos um objeto de dimensões muito pequenas e que emita luz (uma lâmpada caseira vista a grande distância). Quando a luz emitida por um objeto for a única fonte numa certa região do espaço, então um objeto a uma certa altura do chão produzirá uma sombra no mesmo.

Isso ocorre porque a luz ao encontrar o objeto será impedida de prosseguir, produzindo uma região na qual não existe luz (a sombra). Os demais raios ao se propagarem pelo espaço em linha reta atingirão o piso ou outro objeto criando regiões iluminadas e regiões destituídas de luz (onde existe sombra).

 

 

Se a fonte de luz for extensa (não for puntiforme), o caso mais comum, então teremos regiões não atingidas pelos raios luminosos (regiões de sombra) e regiões atingidas por alguns raios luminosos (mas não todos). Essas regiões, de diferentes graduações em função da quantidade de luz, são as regiões de penumbra.

Consideremos um corpo esférico constituindo-se num obstáculo à propagação da luz colocado entre a fonte de luz e um anteparo (uma parede, por exemplo). A região de sombra no corpo esférico e a sombra própria. A região de sombra entre o corpo esférico e o anteparo tem a forma de um cone e por isso é conhecido como cone de sombra. No anteparo se forma a sombra, ou sombra projetada.

No caso de uma fonte extensa, e admitindo-se uma fonte igualmente esférica, obtém-se uma sombra própria no objeto esférico, localizado entre a fonte e o anteparo, uma sombra projetada no anteparo (região no anteparo que não recebe luz) e uma penumbra projetada no anteparo. A penumbra é parcialmente iluminada. A região parcialmente iluminada, entre o corpo esférico e o anteparo é o cone de penumbra.

Eclipses

Os casos anteriores, onde analisamos as regiões de sombra e penumbra de corpos e fontes esféricas é importante para entender o fenômeno dos eclipses. Trata-se de um fenômeno natural que acontece com relativa freqüência. O último eclipse total do Sol registrado ocorreu em 1999. Como o Sol, a Lua e a Terra são corpos esféricos valem as considerações anteriores sobre sombra e penumbra.

O eclipse do Sol ocorre quando a Lua se interpõe entre o Sol e a Terra. O Sol fica eclipsado pela Lua.

Denominamos de eclipse total do Sol aquela situação na qual algumas regiões da Terra entram na sombra da Lua (região de sombra). As regiões que entram no cone de penumbra da Lua percebem um eclipse parcial (já que estão na penumbra da Lua).

 

 

Pode ainda ocorrer um outro tipo de eclipse solar: o eclipse anular. Nesse tipo de eclipse uma certa região da Terra (e seus habitantes) entram no prolongamento do cone de sombra da Lua. Como conseqüência disso, essas regiões estarão expostas apenas à luz proveniente da parte periférica do Sol. A parte central naturalmente é eclipsada pela Lua. Nesse caso, temos o eclipse anular do Sol. Como essas regiões estão na penumbra da Lua, esse tipo de eclipse é parcial.

A situação que estabelece a distinção entre os dois tipos de eclipse é a distância relativa entre o Sol, a Terra e a Lua. Essas distâncias podem variar o suficiente para provocar os dois tipos de eclipses.

 

O eclipse da Lua ocorre quando a Terra se interpõe entre o Sol e a Lua. Nesse caso, a Lua entra primeiro no cone de penumbra da Terra e depois na região de sombra da Terra.

 

Imagens em espelhos planos

 

Porque um espelho permite que vejamos a imagem dos objetos?

A explicação está ligada à reflexão regular da luz, que acontece em superfícies muito lisas e polidas, tais como um espelho, uma bandeja de prata ou de aço inox, um vidro de janela ou a superfície de água parada.

 

 

Quando os raios de luz sofrem reflexão regular num espelho plano e atingem os nossos olhos, não conseguimos perceber que esses raios foram refletidos na superfície. Temos a impressão de que eles vieram de dentro do espelho, exatamente da posição em que vemos a imagem.

 

A superfície calma de um lago permite a reflexão regular da luz e a formação de imagens.

 

Reversão de imagens

 

Nosso corpo não é uma fonte luminosa. Ele pode ser visto, se estiver iluminado, porque reflete a luz de forma difusa, da mesma maneira que um caderno ou uma parede.

Quando nos olhamos num espelho, conseguimos ver uma imagem do nosso corpo porque os raios de luz que são refletidos (reflexão difusa) por nosso corpo chegam até a superfície do espelho, sofrem reflexão regular e chegam aos nossos olhos.

 

 

Você já percebeu que, quando olhamos no espelho, parece que as partes direita e esquerda foram “trocadas” de lugar? E isso vale, não apenas para o nosso corpo, mas para qualquer objeto refletido no espelho. Em linguagem científica, dizemos que o espelho provoca a reversão das imagens, ou seja, ele “troca” a direita e a esquerda de lugar.

Imagens em espelhos convexos

 

O lado convexo da colher exemplifica um espelho convexo. Espelhos desse tipo fornecem, como você pode verificar, uma imagem direita (isto é, que não está de cabeça para baixo) e que é menor que o objeto.

Como fornecemos imagens reduzidas, os espelhos convexos permitem visualizar uma região maior do que seria visualizada num espelho plano. E isso você pode comprovar com auxilio da colher.

 

Imagens em espelhos côncavos

 

O lado côncavo da colher ilustra as propriedades de um espelho côncavo. Espelhos desse tipo fornecem uma imagem com características que dependem de o objeto estar próximo ou distante do espelho.

No caso de objetos distantes – como o seu rosto quando você está com o braço esticado – os espelhos côncavos fornecem uma imagem invertida (de cabeça para baixo) e menor que o objeto.

 

Já no caso de objetos próximos – tais espelhos fornecem imagens direitas (não estão de cabeça para baixo) e maiores que o objeto. Então, espelhos côncavos permitem ampliar imagens de objetos próximos.

 

Refração da luz

No experimento, você não consegue inicialmente ver a moeda porque ela esta oculta na parede atrás da parede do copo. Como essa parede é opaca, os raios de luz provenientes das moedas (por reflexão difusa) não atravessam.

Quando a água é colocada em um dos copos, os raios de luz provenientes da moeda sofrem refração ao passar da água para o ar.

Por causa da refração, agora esses raios de luz podem chegar aos seus olhos e você consegue ver a imagem da moeda.

 

 

Agora no exemplo, do lápis parcialmente submerso, vemos que este aparenta estar torto. Na realidade isso é apenas uma ilusão, que ocorre devido a refração dos raios de luz ao passarem da água para o ar.

 

Por causa da refração as imagens dos objetos submersos sofrem distorções. Uma piscina, por exemplo aparenta ser mais rasa do que realmente é, e as pernas de quem está dentro dela parecem mais curtas.

 

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Ondas e Som

Ondas e som

 

Surfar, falar ao telefone celular, ouvir música, tocar violão…

Será que existe um fenômeno físico comum a todas essas ações?

Provavelmente, você já ouviu, muitas vezes, a palavra “onda” ou palavras dela derivada. As ondas estão presentes na luz que ilumina o dia; no funcionamento do telefone celular, da TV, do rádio, do forno de microondas, na conversa dos seus amigos, na música que você ouve… Elas estão presentes em praticamente todos os lugares.

 

O que é uma onda?

Considere uma corda esticada, com uma das suas extremidades presa a uma parede e a outra segura por uma pessoa. Se a pessoa realizar um movimento rítmico de sobe-e-desce com a mão, fará com que uma onda se propague na corda esticada, como mostra o desenho.

Embora a onda se movimente da esquerda para a direita, a corda não se movimenta nesse sentido. Os diversos trechos da corda realizam apenas movimento de sobe-e-desce, mas a corda continua com uma onda presa à mão da pessoa e a outra ponta presa à parede. Em outras palavras, quando uma onda se propaga em uma corda ela não leva a corda consigo.

 

O conceito de onda

Ondas são perturbações regulares que se propagam, mas não transportam matéria. As ondas apenas transportam energia. A Ondulatória é a parte da física que estuda as ondas e os fenômenos relacionados a elas.

 

Tipos de ondas

 

As ondas que produzimos ao tocar as cordas de um violão ou as que se propagam em um lago onde atiramos uma pedra são chamadas de ondas mecânicas.

Ondas mecânicas são aquelas que precisam de um meio material para se propagar. As ondas do mar e as ondas que produzimos numa corda de violão, o som, são exemplos de ondas mecânicas.

Entretanto, nem todas as ondas precisam de um meio para a sua propagação. A luz, por exemplo, é uma onda emitida pelo Sol que se propaga até a Terra sem haver um meio material entre eles. Isso também ocorre com as ondas de rádio, as ondas de raio X e as ondas térmicas. Essas ondas denominadas ondas eletromagnéticas, propagam-se tanto na matéria quanto no vácuo, ou seja, em lugar sem matéria alguma.

As ondas se classificam em ondas mecânicas – aquelas que necessitam de um meio material para se propagar – e ondas eletromagnéticas – que não precisam de um meio material para se propagarem.

Freqüência de uma onda

 

Uma das características importantes de qualquer onda é a sua freqüência, o número de oscilações por unidade de tempo. A unidade mais comum usada internacionalmente para expressar a frequência de uma onda é o hertz, simbolizado por Hz, que equivale a uma oscilação por segundo.

 

 

Assim, por exemplo, dizer que a corda de um violino, colocada em vibração pelo músico, emite uma onda sonora de freqüência 440 Hz (lê-se 440 hertz), significa dizer que essa onda sonora produzida pelo instrumento realiza 440 oscilações a cada segundo.

 

Outros elementos de uma onda

 

A onda periódica é caracterizada por alguns elementos, que são:

 

  • Cristas: os pontos mais altos de uma onda são as cristas.
  • Vale: os pontos mais baixos de uma onda forma os vales.
  • Amplitude: é a distância da posição da corda em repouso a uma crista ou a um vale.
  • Comprimento de onda: é a distância entre duas cristas sucessivas ou dois vales sucessivos. Simbolizamos o comprimento de onda pela letra grega l.
  • Período: é o tempo gasto para produzir uma oscilação completa (um ciclo), ou seja, é o tempo em que a fonte gera um ciclo de subida e um de descida.
  • Freqüência: número de oscilações completas (ciclos) geradas por unidade de tempo (minuto, segundo etc.)
Em um mesmo meio de propagação, as ondas de maior comprimento terão a menor freqüência, e as de ondas de maior freqüência terão o menor comprimento de onda.

 

Lembre-se! A amplitude e a freqüência de uma onda dependem do movimento que dá origem a essa onda (nos desenhos, o movimento das mãos que vibram a corda).

 

Relacionando período e freqüência

 

Se um fonte produz um vale e uma crista a cada dois segundos, o intervalo de tempo para um ciclo completo é 2 segundos; portanto, o período é 2s. Nesse caso, quantas oscilações completas (uma crista mais um vale) são geradas a cada segundo?

A resposta é meia oscilação, ou meio ciclo, gerada a cada 1s.

Portanto, o número de oscilações por segundo ou freqüência é 0,5 oscilação em um segundo. Assim, se denominarmos o período de T, e a freqüência de f, no nosso exemplo, teremos T = 2s e f = 0,5 ciclo por segundo.

Na linguagem matemática:

e

 

No Sistema Internacional de Medidas (SI), a unidade do período é o segundo, e a unidade da freqüência é o ciclo por segundo, denominado hertz (Hz).

Quando ouvimos dizer que o processador de um computador é de 2,1 gigahertz, isso significa que ele processa 2,1 bilhões de informações por segundo. Quando afirmamos que a freqüência de uma estação de rádio é de 99,7 megahertz, estamos dizendo que a onda de rádio correspondente a essa estação possui 99,7 milhões de oscilações por segundo.

 

A equação fundamental das ondas

Em um determinado meio, as ondas se propagam com certa velocidade. Ou seja, a velocidade de uma onda depende do meio em que ela se propaga. Por exemplo, as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo com a velocidade de 300 000 km em um único segundo!

 

 

Vamos relacionar a velocidade de propagação das ondas com elementos das ondas que já vimos: freqüência e período.

Já sabemos que, para uma determinada velocidade de propagação constante, ou seja, para uma onda se propagando sem mudar de meio, temos:

em que: v é a velocidade;

é a distância percorrida;

é o tempo.

Como sabemos, sendo o período o tempo necessário para ser produzido um ciclo completo, e comprimento de onda a largura de uma crista mais um vale, podemos concluir que a onda percorre um comprimento de onda em um período.

em que: é o comprimento de onda

T é o período

f é a freqüência

 

Acompanhe a situação abaixo, em que relacionaremos a velocidade de propagação, a freqüência e período de uma onda.

Uma onda periódica produzida numa corda tem freqüência de 20 Hz e comprimento de onda de 2 m. Calcule a sua velocidade.

 

 

Portanto, a velocidade dessa onda é de 40 m/s

Como a velocidade de uma onda em um determinado meio é constante, podemos constatar que, se aumentarmos a freqüência, diminuirmos o comprimento de onda, e vice-versa.

Concluímos então que a freqüência e o comprimento de onda são grandezas inversamente proporcionais.

 

O espectro eletromagnético

 

O físico e médico inglês Thomas Young (1773-1829) fez seus experimentos sobre a natureza da luz acreditando que ela, de forma semelhante ao som, se propagava em ondas.

No entanto, foi o físico e engenheiro francês Augustin Fresnel (1788-1827) quem demonstrou esse fato.

Já vimos que as ondas podem ser mecânicas ou eletromagnéticas. As ondas eletromagnéticas diferem entre si quanto à freqüência. Portanto, podemos organizá-las numa seqüência ordenada no sentido crescente das freqüências. Essa seqüência é chamada espectro eletromagnético.

No espectro eletromagnético, quanto mais seguimos a direita, maior a freqüência e menor o comprimento de onda.

 

 

Cada região desse espectro corresponde a ondas que apresentam determinada faixa de freqüência e possui aplicações distintas. As ondas de luz, por exemplo, ocupam determinada região desse espectro.

Como freqüência e comprimento de onda são grandezas inversamente proporcionais, podemos apresentar o mesmo espectro eletromagnético indicando o sentido crescente das freqüências e o sentido decrescente dos comprimentos de onda. O meio considerado é o vácuo, em que a velocidade da luz é 300 000 km/s.

Como já vimos, quando essas ondas se propagam no vácuo, elas se propagam com a velocidade de 300 000 Km/s. De acordo com a Teoria de Relatividade, de Einstein, esta é a maior velocidade que pode ser alcançada na natureza.

As velocidades das ondas eletromagnéticas em outros meios terá um valor distinto de seu valor do vácuo, e sempre menor que ele.

 

O som

Você sabe o que é o som?

Quando você fala, as pessoas que estão em variadas posições próximas a você geralmente podem ouvi-lo. Você pode experimentar ficar no meio do pátio da escola, dar um grito e verificar a localização de quem escutou o seu grito.

 

 

Esse “espalhamento” do som ocorre porque o som é uma onda que se propaga de forma semelhante àquelas que se formam na superfície lisa de um lago quando uma pedra cai ali. A grande diferença é que se propaga no espaço, em todas as direções.

A produção do som está relacionada com as vibrações de materiais: ao falarmos vibramos as nossas cordas vocais; vibramos as cordas de um violão ao tocá-lo, a “pele” de um tambor é vibrada quando a batucamos, etc.

 

 

Das fontes sonoras até as nossas orelhas as vibrações produzem ondas que se propagam no meio material: sólido, líquido e gasoso.

O som movimenta as moléculas de ar e estas batem uma nas outras, transferindo, dessa forma, sua energia para outra molécula. As vibrações transmitidas são chamadas de ondas sonoras.

As ondas sonoras são ondas mecânicas. O som precisa do meio (a, água, etc.) para ser produzido. Para além da atmosfera, no espaço, o silêncio é absoluto, porque no vácuo (onde não há matéria) o som não se propaga.

Todo corpo capaz de oscilar ou vibrar tem a sua freqüência natural de vibração. Isso acontece porque o corpo é constituído por moléculas que vibram. Essas moléculas vibrando em conjunto determinam uma freqüência natural de vibração do corpo.

Uma vara de bambu, um copo, uma ponte. Todos os corpos têm a sua freqüência natural de vibração.

Agora, imagine o que acontecerá se, próximo a esses corpos, for emitido um som exatamente na freqüência natural de vibração do corpo? A amplitude de vibração das moléculas vai aumentando, aumentando, aumentando… E temos a ressonância.

O que acontece com o corpo ao entrar em ressonância? Se for uma estrutura rígida vai acabar rachando!

A ressonância é responsável pela sintonia das estações de rádio e pelo aquecimento dos alimentos no forno de microondas: as moléculas do alimento entram em ressonância com as microondas, aumentando a sua agitação térmica e, portanto, sua temperatura.

Velocidade do som

A propagação do som não é instantânea. Podemos verificar esse fato durante as tempestades: o trovão chega aos nossos ouvidos segundos depois do relâmpago, embora ambos os fenômenos (relâmpago e trovão) se formem ao mesmo tempo. (A propagação da luz, neste caso o relâmpago, também não é instantânea, embora sua Velocidade seja superior à do som.)

 

Assim, o som leva algum tempo para percorrer determinada distância. Além disso, a velocidade de sua propagação depende do meio em que ele se propaga e da temperatura em que esse meio se encontra.

No ar, a temperatura de 15ºC a velocidade do som é de cerca de 340m/s. Essa Velocidade varia em 55cm/s para cada grau de temperatura acima de zero. A 20ºC, a Velocidade do som é 342m/s, a 0ºC, é de 331m/s.

Na água a 20ºC, a velocidade do som é de aproximadamente 1130m/s. Nos sólidos, a velocidade depende da natureza das substâncias.

 

Qualidades fisiológicas do som


A todo instante distinguimos os mais diferentes sons. Essa diferenças que nossos ouvidos percebem se devem às qualidades fisiológicas do som: altura, intensidade e timbre.

Altura – mesmo sem conhecer música, é fácil distinguir o som agudo (ou fino) de um violino do som grave (ou grosso) de um violoncelo. Essa qualidade que permite distinguir um som grave de um som agudo se chama altura.

Assim, costuma-se dizer que o som do violino é alto e o do violoncelo é baixo. A altura de um som depende da freqüência, isto é, do número de vibrações por segundo. Quanto maior a freqüência mais agudo é o som e vice versa. Por sua vez, a freqüência depende do comprimento do corpo que vibra e de sua elasticidade. Quanto maior a atração e mais curta for uma corda de violão, por exemplo, mais agudo será o som por ela emitido.

 

Você pode constatar também a diferença de freqüências usando um pente que tenha dentes finos e grossos. Passando os dentes do pente na ponta de um cartão você ouvirá dois tipos de som emitidos pelo cartão: o som agudo, produzido pelos dentes finos (maior freqüência), e o som grave, produzido pelos dentes mais grossos (menor freqüência).

 

Intensidade – é a qualidade que permite distinguir um som forte de um som fraco. Ele depende da amplitude de vibração: quanto maior a amplitude mais forte é o som e vice versa.

Na prática não se usa unidades de intensidade sonora, mas de nível de intensidade sonora, uma grandeza relacionada à intensidade sonora e à forma como o nosso ouvido reage a essa intensidade. Essas unidades são o bel e o seu submúltiplo o decibel (dB), que vale 1 décimo do bel.

O ouvido humano é capaz de suportar sons de até 120dB, como é o da buzina estridente de um carro. O ruído produzido por um motor de avião a jato a poucos metros do observador produz um som de cerca de 140dB, capaz de causar estímulos dolorosos ao ouvido humano.

A agitação das grandes cidades provocam a chamada poluição sonora composta dos mais variados ruídos: motores e buzinas de automóveis, martelos de ar comprimido, rádios, televisores e etc. Já foi comprovado que uma exposição prolongada a níveis maiores que 80dB pode causar dano permanente ao ouvido. A intensidade diminui à medida que o som se propaga ou seja, quanto mais distante da fonte, menos intenso é o som.

Timbre – imagine a seguinte situação: um ouvinte que não entende de música está numa sala, ao lado da qual existe outra sala onde se encontram um piano e um violino. Se uma pessoa tocar a nota dó no piano e ao mesmo tempo outra pessoa tocar a nota dó no violino, ambas com a mesma força os dois sons terão a mesma altura (freqüência) e a mesma intensidade. Mesmo sem ver os instrumentos, o ouvinte da outra sala saberá distinguir facilmente um som de outro, porque cada instrumento tem seu som caracterizado, ou seja, seu timbre.

Podemos afirmar, portanto, que timbre é a qualidade que nos permite perceber a diferença entre dois sons de mesma altura e intensidade produzidos por fontes sonoras diferentes.

 

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Energia e Calor

Energia

A palavra energia é usada com muita freqüência nos nossos dias. É usada por cientistas, engenheiros, artistas, médicos, professores, até mesmo por místicos, sempre se referindo a algo que faz as coisas acontecerem ou existirem.

Neste momento de nosso curso, vamos começar a entender o que é a energia. Pense em um dia bem comum na sua vida. Em tudo o que você faz ou utiliza, a energia está presente. Os alimentos que consome lhe fornecem energia para as suas funções vitais. O chuveiro com o qual você toma banho aquece a água, convertendo energia elétrica ou à combustão de um gás em calor.

 

 

Acendemos a luz para ler um livro, ligamos a TV na tomada para assistir a um programa etc.

Tudo que fazemos envolve energia.

 

Em física classificamos a energia em: energia do movimento (mecânica), energia sonora, energia luminosa, energia elétrica, energia térmica, entre outras.

Neste momento, definiremos a energia do ponto de vista da mecânica, que é a energia do movimento.

  • Energia mecânica é a capacidade de deslocar um corpo, ou seja, de realizar Trabalho.

A unidade de energia, portanto, é a mesma do Trabalho. No sistema Internacional, essa unidade é o Joule (J).

A energia não é criada nem destruída. Ela se transforma de uma forma em outra. Esse fato caracteriza a lei de conservação de energia, uma das leis mais importantes da natureza.

Por exemplo, a energia química da gasolina, em razão da combustão que ocorre nos cilindros dos motores dos automóveis, é transformada em energia mecânica, a qual permite ao automóvel deslocar-se. Mas essa transformação não é completa, pois parte dessa energia é transformada em calor, que também é uma forma de energia, como veremos adiante. Por isso, dizemos que parte da energia é perdida (dissipada em forma de calor).

Energia potencial

Sempre que um objeto está localizado a uma certa altura do solo, e simplesmente o abandonamos, ele entra em movimento. De onde obtém energia para entrar em movimento?

Na realidade, ele não obtém energia nesse instante, mas já possui uma quantidade de energia de movimento, ou seja, de energia mecânica, armazenada. Essa energia que o corpo já possui potencialmente é denominada energia potencial gravitacional.

A energia potencial gravitacional é tanto maior quanto maior for o peso do corpo e tanto maior quanto maior for a altura em que o corpo se encontra em relação a determinado referencial.

Na linguagem matemática, temos:

em que: m é a massa do corpo;

g é a aceleração da gravidade local;

h é a altura em que o corpo se encontra em relação ao nível de referência.

Energia Mecânica

Ainda podemos encontrar energia mecânica na forma potencial quando comprimimos ou distendemos um objeto elástico, como uma mola ou um arco, para lançar uma flecha, por exemplo. Nesses casos, basta soltarmos para haver realização de Trabalho, deslocando uma flecha ou um bloco, por exemplo.

 

A expressão matemática para a energia potencial elástica é:

em que: k é a constante elástica do corpo (que depende do material);

x é a distensão sofrida pelo objeto elástico em relação à sua posição de equilíbrio.

 

Energia cinética

Quando um corpo está em movimento, ou seja, possui velocidade, dizemos que possui energia cinética.

Uma motocicleta que se desloca, a água que cai de uma cachoeira, um elevador em que um parque de diversão, um objeto que cai são exemplos de corpos que possuem energia cinética é:

em que: m é a massa do corpo;

v é a velocidade em que o corpo se desloca.

Conservação da energia mecânica

A energia mecânica de um corpo é a soma de sua energia cinética com sua energia potencial.

Se considerarmos o caso de não haver perdas por geração de calor, em geral devido ao atrito, com uma superfície ou com o ar, e, como a energia não pode ser destruída e nem criada, podemos afirmar que a energia potencial se transforma em energia cinética e vice-versa.

Para entender melhor o que é a energia mecânica, suponha que um corpo vai ser abandonado de certa altura. Neste instante ele possui energia potencial. Ao ser abandonado, à medida que vai caindo, a altura diminui e a velocidade aumenta, ou seja, a energia potencial diminui e a energia cinética aumenta. Se não houver perdas por atrito, esse corpo vai ganhando energia cinética em quantidade exatamente igual à que perdeu em energia potencial, de modo que a soma das duas sempre dá o mesmo resultado.

 

Por exemplo, numa cachoeira, a água no alto possui energia basicamente potencial. À medida que cai, sua energia potencial diminui. Em compensação, a velocidade, e portanto a energia cinética, aumenta. Essa conservação de energia potencial em cinética, e vice-versa, obedece ao princípio da conservação da energia mecânica.

Na ausência de forças de atrito, a energia mecânica se conserva.

 

Potência

Agora analisemos a seguinte situação: dois atletas levantam pesos na academia de ginástica. Eles levantam o mesmo peso à mesma altura. Entretanto, para fazer esse levantamento um atleta demora um segundo, e o outro demora dois segundos.

Ambos realizam o mesmo trabalho, ou seja, gastaram a mesma energia, mas o primeiro atleta foi mais rápido que o segundo, concorda?

Essa relação da energia com o tempo é denominada potência (P).

A unidade de potência no Sistema Internacional é o J/s, que denominamos Watt (W).

Calor

 

Escala de temperatura e sensações térmicas

Em nosso dia-a-dia, estamos acostumados a ter as sensações de quente ou de frio ao encostarmos em alguns objetos. São sensações térmicas. Estamos acostumados a associar essas sensações térmicas com o conceito de temperatura. Dizemos, por exemplo, que a temperatura de uma pedra de gelo é mais baixa que a de uma carne assada que acabou de ser retirada do forno.

Imagine-se num local de piso cerâmico. Você tira os calçados e as meias e, descalço, coloca um pé sobre um tapete e o outro diretamente sobre o piso cerâmico. Num dos pés você terá a sensação de frio e no outro não. Faça esse experimento!

Acontece que tanto o tapete quanto o piso cerâmico estão na mesma temperatura! Isso prova que, nem sempre o nosso tato é totalmente confiável para comparar a temperatura de dois objetos.

É necessário um método científico para fazer a medida da temperatura de um objeto e expressá-la por meio de uma escala numérica. Foi assim que surgiu o conceito de escala de temperatura.

 

Dilatação e contração térmica

Uma maneira comum de construir uma escala de temperatura é usar algum material que tenha propriedades que dependam da temperatura.

Considere, por exemplo, uma barra de metal sendo aquecida numa chama, como mostra a figura ao abaixo. Verifica-se que, à medida que é aquecida, a barra tem seu comprimento aumentado. O aumento do volume de uma material provocado pelo aquecimento se chama dilatação térmica.

 

 

Interrompido o aquecimento, a barra irá resfriando gradualmente e, enquanto isso ocorre, irá voltando ao volume original. A redução do comprimento de um material quando sua temperatura diminui é denominada contração térmica. Se a barra for colocada na geladeira, continuará a resfriar e sofrer contração térmica.

 

A ocorrência da dilatação e da contração térmicas nos permite afirmar que o comprimento de uma barra de metal depende da temperatura. É possível, portanto, usar essa barra para construir, um termômetro. A cada comprimento seria associado uma temperatura. Mas o comprimento de uma barra de metal sólido, durante o aquecimento ou resfriamento, geralmente varia muito pouco.

Os termômetros mais comuns se baseiam nos conceitos de dilatação e de contração térmicas, só que em vez de uma barra sólida se utiliza uma coluna de líquido, que geralmente é álcool colorido ou mercúrio.

 

Quando submetidas a diferentes temperaturas, a coluna de líquido muda consideravelmente de volume. Quanto maior o comprimento da coluna, maior a dilatação sofrida e, portanto, mais alta é a temperatura.

Escalas termométricas – Um Pouco de história

 

A título de curiosidade veja como surgiram estas três escalas mais comuns, e mais usadas.

 

Escala Kelvin

Já vimos que a temperatura é uma grandeza que mede o nível de agitação das moléculas de um corpo.  Quanto maior a agitação maior a temperatura, e quanto menor a agitação, menor a temperatura.

O que seria então lógico pensar a respeito da temperatura quando as moléculas de um corpo qualquer não tivessem agitação nenhuma ?

Pois é, a temperatura deveria ser igual a zero.  Se não tem agitação não tem também temperatura.  Este estado de ausência de agitação é conhecido como zero absoluto, e não pode ser experimentalmente alcançado, embora possa se chegar muito próximo dele.

A escala Kelvin adota como ponto de partida (0 K) o zero absoluto, ou seja, o ponto onde ocorre esta ausência total de vibração das moléculas.

Nesta escala o gelo se forma a 273K e a água ferve a 373K (ao nível do mar).

Esta escala é muito usada no meio científico, já que ela pertence ao Sistema Internacional (SI).

 

Escala Fahrenheit

Esta escala foi criada pelo inventor do termômetro de mercúrio, Daniel Gabriel Fahrenheit, lá pelos anos de 1714.  Para isso ele escolheu dois pontos de partida, chamados atualmente de pontos fixos.  Inicialmente ele colocou seu termômetro, ainda sem nenhuma escala, dentro de uma mistura de água, gelo e sal de amônio.  O mercúrio ficou estacionado em determinada posição, a qual ele marcou e chamou de zero.  Depois ele colocou este mesmo termômetro para determinar um segundo ponto, a temperatura do corpo humano.  Quando o mercúrio novamente estacionou em determinada posição ele a marcou e chamou de 100.  Depois foi só dividir o espaço entre o zero e o 100 em cem partes iguais.  Estava criada a escala Fahrenheit.

Depois disso, quando Fahrenheit colocou seu termômetro graduado numa mistura de água e gelo, obteve o valor de 32ºF, e quando colocou-o em água fervendo obteve o valor de 212ºF.  Portanto, na escala Fahrenheit a água vira gelo a 32ºF e ferve a 212ºF.

Esta escala é mais usada nos países de língua inglesa, com exceção da Inglaterra, que já adotou o Celsius.

 

Escala Celsius

A escala Celsius foi criada por Anders Celsius, um astrônomo sueco, em 1742.  Ele escolheu como pontos fixos, os quais a sua escala seria baseada, os pontos de fusão do gelo (quando o gelo vira água) e de ebulição da água (quando a água ferve).  Ele colocou um termômetro dentro de uma mistura de água e gelo, em equilíbrio térmico, e na posição onde o mercúrio estabilizou marcou o ponto zero.  Depois colocou o termômetro na água em ebulição e onde o mercúrio estabilizou marcou o ponto 100.  Estava criada a escala Celsius.  Sua vantagem era que ela poderia ser reproduzida em qualquer canto do planeta, afinal, ao nível do mar, a água sempre vira gelo e ferve no mesmo ponto, e agora também na mesma temperatura.

A escala Celsius é a mais comum de todas as escalas termométricas.

Relação entre as escalas termométricas

Como você pôde ver, cada uma das três escalas foi definida de uma maneira diferente.  Veja acima qual a relação existente entre elas levando-se em conta o ponto de ebulição da água e fusão do gelo.  Note que estes pontos mudam dependendo da escala adotada.  Se você me perguntar qual a temperatura de fusão do gelo eu posso te dar três respostas: 0ºC, 32ºF ou 273K.  Todas representam a mesma temperatura.  Seria mais ou menos se uma pessoa falasse que andou 2 metros enquanto outra falasse que andou 200 centímetros.  Embora os números sejam diferentes, a distância é a mesma nos dois casos.

Agora você deve estar se perguntando:

Como eu faço para transformar uma escala na outra ?”   Se alguém me falar que a temperatura em Nova Iorque é de 59ºF, como vou saber realmente se lá está muito quente ou frio, já que eu estou acostumado com outra escala, a Celsius ?

Existe uma equação que pode ser usada para fazer estas conversões. Com ela podemos transformar ºF em  ºC K ºC em  ºF ou  K, e outras transformações mais que quisermos.

Veja a equação abaixo:

 

Calor e troca de calor

 

Equilíbrio térmico

Imagine dois cubos de ferro sólidos, cada qual com massa de 1 quilograma (1 kg). Um deles está a 10ºC e o outro a 30ºC. Se os colocarmos em contato, percebemos que, nos minutos seguintes, suas temperaturas se modificam até chegar a uma situação em que ambos apresentam a mesma temperatura, 20ºC.

Quando os dois cubos passam a ter a mesma temperatura, dizemos que eles atingiram o equilíbrio térmico.

De modo geral, dois corpos estão em equilíbrio térmico quando apresentam a mesma temperatura. Por outro lado, quando a temperatura de dois corpos é diferente, eles não estão em equilíbrio térmico. É o caso dos dois cubos de ferro no inicio do experimento.

 

O conceito científico de calor

Por que dois corpos que estão a temperaturas diferentes atingem o equilíbrio térmico algum tempo depois de serem colocados em contato?

A explicação dos cientistas para esse acontecimento é que há transferência de energia do corpo mais quente para o mais frio. Essa é uma regra geral da natureza: quando dois corpos estão colocados em contato, energia flui do que está com uma temperatura mais alta para o outro, que está a uma temperatura mais baixa.

A energia transferida entre dois corpos (ou partes de um mesmo corpo) que têm temperaturas diferentes é denominado calor. O calor sempre flui espontaneamente do corpo mais quente para o mais frio.

O processo é chamado de troca (ou transferência) de calor e ocorre até que o equilíbrio térmico esteja estabelecido.

 

Processos de troca de calor

A transferência de energia de um corpo mais quente para outro mais frio pode acontecer por três modos distintos, sobre os quais falaremos adiante: a condução, a convecção e a irradiação. Na prática a troca de calor entre dois corpos pode até envolver um, dois ou, até mesmo, todos esses três processos. Contudo é importante que você os conheça, a fim de compreender melhor alguns acontecimentos do seu dia-a-dia.

 

Condução térmica

Considere dois cubos de ferro, um a 10ºC e outro a 30ºC, que não estejam diretamente em contato, porque entre eles foi colocada uma camada de um outro material. Se por causa disso, o equilíbrio térmico for retardado, dizemos que esse material é um isolante térmico.

Não existe um material que isole de modo perfeito e impeça completamente a troca de calor, mas há materiais que, na prática, retardam bastante essa troca. Esses materiais são bons isolantes térmicos. Entre eles podemos citar a cortiça, o isopor, a madeira, o ar, a cerâmica, o vidro e a lã de vidro.

Se, por outro lado, a camada de material colocada entre os cubos permitir a troca de calor, como se os cubos estivessem diretamente em contato, então o material é denominado condutor térmico.

Embora não exista um material que conduza de modo perfeito o calor, há vários exemplos que atuam como bons condutores de calor. Alguns deles são a prata, o cobre, o alumínio, o aço e o latão.

 

O conceito de condução térmica

Quando a troca de calor ocorre entre dois corpos em contato direto ou que estejam unidos por um material condutor de calor, o processo é chamado condução térmica.

 

No processo de condução térmica, não há movimentação de material de um corpo para outro. Há, apenas, transporte de energia, ou seja, transferência de calor.

 

 

A condução térmica no cotidiano

Desde a Pré-História o ser humano observa a natureza e aprende com ela. Os humanos primitivos perceberam que alguns animais que resistem bem ao frio são revestidos de pêlos. É o caso de ursos e renas. Essa observação deve ter inspirado o ser humano pré-histórico a usar peles de animais para se proteger do frio. Atualmente usamos roupas apropriadas para isso: os agasalhos.

 

Os agasalhos que usamos, os pelos dos animais e a camada de gordura de alguns deles têm sob a pele são bons isolantes térmicos, que dificultam a saída de calor do organismo para o ambiente frio.

As penas das aves também tem o papel de dificultar a perda de calor para o ambiente. Entre as penas, fica retido um pouco de ar, que é um bom isolante térmico e reduz ainda mais a perda de calor. O isopor, usado para fazer caixas térmicas isolantes, se vale exatamente desse mesmo princípio. Ele nada mais é do que um tipo de plástico (chamado poliestireno) fabricado de modo a conter muitas minúsculas bolhas de ar dentro de si. Essas bolhas são tão pequenas que não as conseguimos ver, mas é a sua presença que deixa o isopor fofo e o torna um bom isolante térmico.

O gelo também é, por incrível que possa parecer, um bom isolante térmico. Os esquimós possivelmente perceberam que a camada de gelo que se forma na superfície dos lagos impede o contato da água que fica abaixo dela com o ar frio, ou seja, funciona como isolante térmico e, por isso, essa água não congela. Possivelmente daí surgiu a inspiração para fazer os iglus, construções de gelo cujo interior é mais quente que o ambiente externo.

Na cozinha encontramos inúmeros exemplos de troca de calor por condução. Ao colocar gelo em um copo de refrigerante, por exemplo, a troca de calor esquenta o gelo e esfria a bebida.

Usando colheres de madeira ou de plástico, podemos misturar o alimento em fervura sem queimar as mãos. Colheres de metal, ao contrário, propagam calor rapidamente, e o cabo esquenta, oferecendo risco de queimaduras.

Alumínio e aço inox são metais empregados em panelas, pois garantem rápida transferência de calor da chama para o alimento. Já o cabo de muitas panelas é de madeira ou baquelite, que são materiais isolantes que evitam queimaduras em quem os manuseia.

Vidro e cerâmica, ao contrário dos metais, não são bons condutores de calor. Panelas e vasilhas de vidro ou de cerâmica exigem maior tempo para transferir o calor ao ambiente. É por isso que, para mantermos a temperatura do alimento, o ideal é servimos em vasilhas de cerâmica.

 

Convecção térmica

 

Convecção térmica de gases

O ar quente apresenta tendência a subir, e o ar frio, tendência a descer. O ar nas proximidades de um aquecedor fica mais quente e sobe. Isso favorece a circulação de ar no ambiente. Se o aquecedor estivesse próximo ao teto, o ar de cima ficaria aquecido e não desceria. O ar frio, por sua vez, ficaria acumulado na parte de baixo do cômodo e, assim, o aparelho não cumpriria sua finalidade: aquecer o ambiente.

Denomina-se convecção térmica o processo de transferência de calor que acontece graças a movimentação de um material.

Perceba que é exatamente isso que acontece no exemplo mostrado. O material que se move pelo ambiente é o ar e, com o movimento, o calor é distribuído pelo cômodo. A movimentação do ar, mais quente e mais frio, cria as chamadas correntes de convecção.

E no caso de um aparelho de ar condicionado: a fim de garantir eficiência no resfriamento do ar da sala, é mais indicado colocá-lo no alto ou embaixo? No alto!!

 

Convecção térmica de líquidos

Acabamos de estudar a convecção térmica envolvendo a movimentação de um material gasoso: o ar. Mas não é só no caso dos gases que pode ocorrer convecção. Com líquidos também pode. Quando se leva ao fogo uma panela com água, estabelecem-se correntes de convecção nesse líquido.

Embora não possamos observar estas correntes diretamente podemos evidenciar a sua ocorrência se jogarmos um pouco de serragem na água. Veremos a serragem se movimentar, seguindo o caminho das correntes de convecção.

Como foi dito, a convecção é um processo de transferência de calor que ocorre graças à movimentação de um material. Nos sólidos, ao contrário dos gases e dos líquidos, não pode haver movimentação de pedaços do material e, portanto, não se podem estabelecer correntes de convecção.

 

A convecção térmica no cotidiano

A geladeira é um bom exemplo para comprovar o que se estudou até aqui sobre convecção. Se colocarmos as mãos rentes ao chão, diante da geladeira aberta, sentiremos o ar frio que desce ao sair da geladeira.

Os fabricantes de geladeira levam em conta o fato de o ar quente subir e o ar frio descer. Por isso, o congelador que é o responsável pelo resfriamento interno da geladeira, fica na parte de cima. Ele resfria o ar próximo de si. Esse ar frio desce enquanto o ar quente, que está embaixo, sobe. Assim, produzem-se correntes de convecção, que mantém o interior da geladeira em constante resfriamento.

Se o congelador ficasse na parte de baixo da geladeira, o ar resfriado permaneceria na parte inferior. E o ar que estivesse em cima continuaria quente, pois não desceria para poder ser resfriado pelo congelador.

No ar das cidades também constatamos a convecção. Os gases poluentes que saem do escapamento dos veículos e das chaminés das fabricas tendem a subir, pois estão quentes. Esse é um exemplo em que as correntes de convecção favorecem a dispersão dos poluentes.

 

 

Irradiação térmica

Um terceiro modo de transferência de calor de um corpo mais quente para um mais frio é a irradiação térmica. Ao contrário dos outros dois processos, condução e convecção, a irradiação permite transferência de calor, ou calor radiante. As ondas de calor provenientes do Sol, atravessam uma grande distância, no vácuo, até chegar à Terra e transferir a ela o calor vindo do Sol.

Além do calor irradiado pelo Sol, vários outros exemplos cotidianos estão relacionados com a irradiação térmica.

O calor de uma fogueira ou de uma lareira chega a uma pessoa por meio da irradiação. Os alimentos assam nos fornos convencionais graças ao calor irradiado pela chama. As lâmpadas comuns, além de emitirem a luz visível, irradiam quantidade considerável de calor infravermelho. Em granjas, os pintinhos são mantidos aquecidos por meio de lâmpadas que permanecem acesas dia e noite.

 

 

O infravermelho

Quando a luz do Sol atravessa um prisma de vidro, ela é separada em luzes de diferentes cores, as cores do arco-íris. Esse acontecimento, chamado de dispersão da luz branca.

Em 1800, o astrônomo inglês William Herschel (1792-1871) fez uma importante descoberta. Ele colocou um termômetro nas regiões iluminadas pelas luzes de diferentes cores e percebeu que a luz vermelha esquenta o termômetro mais que a luz violeta. Em outras palavras, a luz vermelha transporta mais calor que a luz violeta. Quando Herschel colocou o termômetro na região ao lado do vermelho, onde não era vista nenhuma iluminação, ele se surpreendeu ao perceber que o termômetro indicava que ali estava chegando calor.

Herschel concluiu que algum tipo de “luz não visível” chegava até essa região e a chamou de infravermelho.

A partir da descoberta do infravermelho soube-se que um corpo não precisa emitir necessariamente luz visível para que emita calor por radiação. Ao aproximar descuidadamente a mão de um ferro de passar roupa ligado, mesmo sem tocar, uma pessoa pode se queimar com o calor irradiado por ele. Apesar de emitir calor infravermelho, o ferro não emite luz. Atualmente, existem aparelhos especiais que tornam possível “enxergar” o infravermelho. Tais aparelhos, sensores de infravermelho, são empregados, por exemplo, por forças policiais em atividade noturna de observação em locais escuros.

Absorção e reflexão

Quando o calor irradiado incide num corpo, parte pode ser absorvida por ele, aquecendo-o, parte pode ser refletida de volta ao ambiente. Os cientistas perceberam que a cor dos corpos se relaciona com a sua capacidade de absorver calor e de refletir calor.

De modo geral, objetos de cor preta são bons absorvedores de calor e maus refletores. Os objetos brancos, ao contrário, absorvem mal e refletem bem.

Isso é fácil de constatar em um dia ensolarado. Se estivermos com uma camiseta preta sentiremos esquentar muito mais do que se estivermos com uma camiseta branca.

 

Como funciona a garrafa térmica?

Os objetos espelhados – superfícies de metal, por exemplo – refletem muito bem o calor. Um revestimento metálico permite evitar troca de calor por irradiação.

Cobertores e agasalhos de alumínio são usados para evitar perda de calor corporal, como no caso de atletas que executaram grande esforço físico ou de pessoas que sofreram acidente grave e estão com o corpo mais frio do que o normal. Algumas roupas contra fogo usadas por bombeiros têm um revestimento externo de metal que reflete o calor irradiado pelas chamas.

 

As garrafas térmicas possuem vários isolamentos, inclusive revestimentos espelhados, para evitar a troca de calor entre interior e exterior. Esses diversos isolamentos, que aparecem na figura acima, permitem conservar os líquidos quentes ou gelados por mais tempo.

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Tudo da Fisica

Conceitos introdutórios à Mecânica

A medida das coisas – Histórico

ANTIGUIDADE

Em nossa civilização atual, os processos de medição são bastante complexos, a fim de satisfazerem às necessidades da ciência a da tecnologia. Em épocas remotas, o homem utilizou processos simples, suficientes para a sua técnica primitiva. Mas, quando começou a medir? Começou provavelmente quando ainda nem falava, pois poderia medir ou comparar um peixe com outro, a saber, qual o maior ou o menor. Também seria do seu conhecimento que uma certa quantidade de alimento saciava sua fome. Obviamente, eram maneiras intuitivas de medir.

A partir do momento em que o homem passou a viver em grupos e à proporção que esses aglomerados cresciam, a necessidade de medir aumentava ainda mais. As maneiras como mediam as grandezas eram bastante simples: usavam partes do próprio corpo, como o comprimento do pé, a largura da mão ou a grossura do dedo, o palmo e a passada. Utilizavam ainda uma vara ou um bastão.

Com o surgimento das primeiras civilizações, tais processos não mais satisfaziam às necessidades dos homens, pois os mesmos sabiam constatar as diferenças daquelas partes para cada indivíduo. As construções de casas a navios, a divisão de terras e o comércio com outros povos exigiam medidas padrões, que fossem as mesmas em qualquer lugar. Assim, um mercador de tecidos da Babilônia poderia vender sua mercadoria em Jerusalém, usando uma vara padrão de tamanho aproximado ao da adotada lá.

Os povos antigos – os egípcios, os babilônios, os assírios, os chineses, os persas a os gregos – possuíam padrões diferentes de comprimento. A unidade de comprimento dos babilônios era o dedo (aproximadamente 16mm). Usavam também o cúbito, que equivalia a 30 dedos. O pé e a polegada foram, em geral, para esses povos, as unidades padrões.

É interessante ressaltar que, segundo L.A. Sanches, os egípcios possuíam uma estranha medida denominada “polegada piramidal”, encontrada na grande pirâmide de Quéops, junto ao Nilo, construída em 3 ou 4 mil a.C. Ao ser estudada, concluíram que o diâmetro da Terra mede um bilhão e meio destas polegadas. O cálculo do perímetro da base da pirâmide resulta 365 242 polegadas, resultado cujos algarismos exprimem exatamente o número de dias do ano solar (365,242 dias).

O homem também precisou pesar, ou melhor, comparar massas, pois peso e massa são duas grandezas diferentes, sendo o primeiro uma força resultante da atração gravitacional, como você verá mais adiante no seu curso de Física. Massa é a quantidade de matéria de um corpo, ou em termos mais físicos, é a resistência que ele oferece a uma força aplicada. O peso pode variar dependendo das condições e a massa é invariante no estado de repouso. Nos primeiros tempos, o homem comparava a massa de dois corpos equilibrando-os um em cada mão. Até que surgiu a primeira máquina de comparação: uma vara suspensa no meio por uma corda. Os objetos eram pendurados nas suas extremidades e, se houvesse o equilíbrio, ou seja, se a vara ficasse na horizontal, eles possuíam a mesma massa.

Os povos antigos padronizaram centenas de diferentes pesos e medidas para atender às necessidades de suas civilizações. O grão de trigo tirado do meio da espiga, provavelmente foi o primeiro elemento padrão de peso. Dos sistemas adotados, um deles propagou-se pela Europa toda e hoje ainda é usado pelos países de língua inglesa, após pequenas modificações: trata-se do sistema comercial chamado “avoirdupois”, palavra francesa que significa “bens de peso”. Suas unidades são:

  • grão (gr)
  • dracma (dr)
  • onça (oz)
  • libra (lb)
  • quintal (cwt)
  • tonelada (t)

Ramo de trigo

Com relação ao tempo, apesar de não poder segurá-lo ou guardá-lo, o homem conseguia medi-lo registrando as repetições dos fenômenos periódicos. Qualquer evento familiar servia para marcar o tempo: o período entre um e outro nascer do Sol, a sucessão das luas cheias, ou a das primaveras. Você deve saber que, assim como os antigos, os índios contavam os anos por invernos ou verões, os meses por luas e os dias por sóis. Tais cálculos não eram muito exatos. As horas de claridade entre o nascer e o pôr do sol variam muito durante o ano. Já o período que vai de uma lua cheia a outra permanecia constante. Logo os homens perceberam tal fato e concluíram que a maneira mais exata de medir o tempo era baseando-se na periodicidade de eventos em corpos celestes.

O nosso ano é o período de tempo em que a Terra faz o seu movimento de translação em torno do Sol. Ele é, às vezes, chamado de ano astronômico, equinocial, natural ou solar. Os cientistas chamam-no geralmente de ano trópico e tem 365 dias, 5 horas, 48 minutos, 45 segundos e 7 décimos. Como no calendário consideramos apenas 365 dias, a cada quatro anos, as horas e os minutos que sobram são reunidos, formando mais um dia, que aparece no ano bissexto.

0 mês foi a primeira medida exata de tempo. Era calculado de uma lua cheia a outra e tinha exatamente 29 dias e meio. Entretanto, dividindo-se o ano em meses lunares, obtinha-se 12 meses e uma sobra de 11 dias. Não havia relação exata entre o ano calculado pela translação da Terra em torno do Sol e o mês lunar. Isto originava confusão ao iniciar um novo mês. Outras tentativas de divisões em relação a fenômenos naturais foram refutadas pela mesma razão. Júlio César, no ano 46 a.C. aboliu o ano lunar e adotou o ano solar de 365 dias, com um dia a mais a cada quatro anos. Os meses eram baseados aproximadamente nos meses lunares, porém com duração diferente. Os imperadores romanos costumavam subtrair dias de alguns meses para adicioná-los a outros, seus favoritos. A semana de 7 dias não tem relação exata com os corpos celestes e seus movimentos, embora a divisão do mês em quatro semanas tenha origem nas divisões que representavam as quatro fases da Lua.

O dia é estabelecido pelo período de rotação da Terra em torno do seu eixo. A hora é a vigésima quarta parte do dia, não existindo, porém, relação entre os fenômenos naturais e as repetições de duração de uma hora: a divisão foi feita arbitrariamente e por conveniência. O relógio de Sol, que consistia em um bastão espetado no chão no centro de um círculo, foi o primeiro instrumento para medir o intervalo de tempo. Uma hora possui 60 minutos e este, 60 segundos. Esta divisão foi feita pelos antigos babilônios (aproximadamente 2000 a.C.), que adotavam um sistema de base sexagesimal, pois já haviam dividido o círculo na base 60, critério que até hoje conservamos.

IDADE MÉDIA E RENASCENÇA

Os pesos e medidas usados nas civilizações antigas eram levados a outras através do comércio ou da conquista. Assim, no início da Idade Média, as unidades adotadas eram as dos romanos, o último e maior império da Antiguidade, que levaram-nas por toda a Europa, oeste da Ásia e África. Sem dúvida, os mais usados eram ainda aqueles das dimensões humanas. Obviamente eram necessárias medidas mais precisas para certas atividades, como no caso das construções bizantinas e árabes. Esses povos certamente possuíam seus padrões de pesos e medidas, embora fossem diferentes para cada região.

Ao que tudo indica, nenhum padrão foi criado em termos nacionais, até que, na Inglaterra, Ricardo I (reinou de 1189 a 1199, já no século XII) determinou unidades para comprimento e para capacidade. Estas eram de ferro e mantidas em várias regiões do país por autoridades regionais com o objetivo de comprovar a veracidade de uma medida. Datam desta época a jarda e o galão, até hoje usados pelos países de língua inglesa. Várias versões existem para explicar o aparecimento da jarda: no norte da Europa, supõe-se que era o tamanho da cinta usada pelos anglo-saxões e no sul seria o dobro do comprimento do cúbito dos babilônios. Seu valor também pode ter sido determinado por Henrique I (reinou de 1100 a 1135), que teria fixado o seu comprimento como sendo a distância entre o seu nariz e a ponta de seu braço esticado. Informações como esta provavelmente não carecem de verdade, pois a maioria dos padrões da Idade Média era realmente criada pelos soberanos, primeiros interessados nas medidas dos valores de seus reinos.

A jarda

Os pesos padrões eram aqueles dos povos antigos, conforme a região, em geral mantendo o grão como unidade fundamental. Em algumas regiões européias, continuava o uso do sistema “avoirdupois” nas transações comerciais. Para o comércio de jóias e pedras preciosas, que exigia processos de medidas mais delicados, era usado o sistema “troy”, cujas unidades eram:

  • grão (gr.)
  • pennyweight (dw.t)
  • onça (oz.t)
  • libra (Ib.t)

Para pedras preciosas, a unidade era o quilate, que equivale aproximadamente a 4 grãos. De todos os padrões de pesos e medidas criados, nenhum conseguiu uma utilização internacional e homogênea, existindo ainda aqueles remanescentes da Antiguidade. A situação se tornava mais delicada e confusa, devido a reprodução inexata, erros de interpretação e desonestidade de alguns.

O mesmo não aconteceu com as medidas de tempo que já haviam sido padronizadas por Júlio César, sendo seu calendário adotado pelo menos em toda a Europa. Ainda devemos lembrar que nas invenções do fim da Idade Média e Renascença eram adotados padrões cautelosos, pois se tratava de uma nova atividade e podia ser muito bem controlada. Como exemplo, a tipografia e a imprensão, cujos tipos móveis de padrões internacionais foram criados em fins do século XV e são até hoje mantidos.

Sistema Métrico Decimal e Sistema Internacional de Unidades

Em fins do século XVIII, a diversificação de medidas era enorme, dificultando muito as transações comerciais. Na França, a situação estava pior e graças às novas idéias trazidas pela Revolução Francesa de 1789 e as imposições que fazia o florescimento da era industrial, foi criada uma comissão de homens de ciência para a determinação e construção de padrões, de tal modo que fossem universais. Os padrões deveriam reproduzir os fenômenos naturais, para não dependerem de futuras mudanças. Após estudos e pesquisas, a comissão que incluía nomes famosos como Borda, Lagrange e Laplace concluíram que a unidade de comprimento deveria pertencer ao sistema decimal, de maior facilidade, e presa a um dos três seguintes fenômenos naturais:

  • comprimento de um pêndulo de período (2 oscilações) igual a 1 segundo, latitude 45°
  • comprimento de 1/4 do círculo equatorial
  • comprimento de 1/4 de meridiano terrestre do equador a um dos pólos

Como na primeira a medida iria depender de grandezas alheias ao comprimento, como o tempo e o peso, e como medidas do equador eram quase impossíveis, foi aceita a proposição do meridiano, pois, além de não apresentar os defeitos das anteriores, já contava com uma boa comparação. O meridiano que passa por Paris já havia sido medido precisamente e podia ser comparado com a nova determinação. Imediatamente foram tomadas as medidas necessárias para o trabalho e designadas cinco comissões para a execução, onde figuravam Lavoisier, Coulomb e Legendre. Devido à demora que o empreendimento levaria e à urgência da criação do sistema, foi proposto e aceito pela Assembléia o metro provisório, baseado na medida antiga. Mais tarde verificou-se que a diferença realmente era mínima.

A distância do Pólo Norte ao Equador é de quase 10.000.000 metros. As unidades padrões eram o metro, o quilograma e o segundo. O metro foi definido como a décima milionésima parte do meridiano terrestre medido de Dunkerke a Barcelona. A unidade de massa era o quilograma, construído em platina iridiada, massa próxima de 1 litro de água destilada a 4°C. O segundo era a unidade de tempo, de valor 86 400 avos do dia solar médio. Por decreto-lei, as unidades tornaram-se oficiais na França e, passados alguns anos, vários países já as adotavam. Os padrões foram feitos e cópias exatas foram enviadas aos países que legalizaram o sistema métrico, dentre eles o Brasil.

Anualmente, por volta de 1870, reuniam-se em Paris os membros da Confederação Internacional de Pesos e Medidas e, em 1875, determinou-se a criação do Bureau Internacional de Medidas. Participaram 30 países, dentre os quais o Brasil, através de seu representante, Visconde de ltajubá. A Inglaterra resolveu não adotar o sistema decimal, mantendo até hoje suas unidades, juntamente com os Estados Unidos. Com o desenvolvimento científico e tecnológico de nosso século, verificou-se, além de melhores maneiras de definir as unidades, a insuficiência destas, pois não havia um padrão para grandezas fundamentais como no caso da eletricidade.

Enfim, em 1960, na XI Conferência Internacional de Pesos e Medidas, foi adotado o Sistema Internacional de Unidades e o metro e o segundo foram redefinidos, como você encontrou neste capítulo. As grandezas fundamentais do SI são: Comprimento, Massa, Tempo, Intensidade Elétrica, Temperatura e Intensidade Luminosa.

Devido a sérios prejuízos que sofre a Inglaterra pela não adoção do SI, ela passou a usá-lo oficialmente. Como você deve ter observado, um modelo ou uma teoria científica nunca é eternamente exata, podendo vir a sofrer mudanças conforme a própria ciência e tecnologia exija, de acordo com o seu desenvolvimento.

Como podemos dividir a física?

A física pode ser dividida em duas grandes áreas: a física clássica e a física moderna. Tudo que a física descobriu e criou até o final do século XIX faz parte da física Clássica. Nessa época, os físicos acreditavam que já tinham descoberto tudo! Estavam muito satisfeitos consigo mesmos.

No entanto, no início do século XX, fenômenos que envolviam grandes velocidades, próximas à velocidade da luz, e descobertas relacionadas a estruturas muito pequenas (como as moléculas e os átomos) levaram ao desenvolvimento da relatividade e da mecânica quântica. Era a física moderna que nascia.

No ensino médio, é possível que você aprenda noções de física moderna. Por enquanto vamos estudar apenas a física clássica.  Tudo o que você vai estudar nesta área faz parte da física Clássica. Ela se divide nas seguintes partes:

Mecânica: estuda o movimento dos corpos. Tudo o que se move é objeto de estudo desta parte da física. Para entender o movimento das estrelas, dos planetas, dos carros, das pessoas, etc, precisamos entender a mecânica.

Física térmica: estuda o calor e a temperatura dos corpos. Por que o gelo derrete? Porque algumas roupas nos deixam mais aquecidos do que as outras? Por que é melhor levar bebidas para a praia em um isopor? Estas são algumas questões respondidas pela física térmica.

Óptica: estuda os fenômenos relacionados à luz. O que é o arco-íris? Por que os corpos parecem maiores quando observados através de uma lupa? O que são os eclipses? Como funciona a nossa visão? Obterás respostas para essas perguntas ao estudar a parte de óptica.

Ondulatória: estuda as ondas. Estamos cercados delas. Vamos entender melhor as ondas do mar, o som, os instrumentos musicais, as ondas de rádio (nas quais se incluem as da televisão e dos celulares), o funcionamento do microondas etc.

Eletricidade: estuda todos os aparelhos que aquecem e que se movem utilizando a energia elétrica. O funcionamento de aparelhos “ligados na tomada” ou por meio de baterias será mais facilmente entendido após estudarmos a eletricidade.

Mecânica

Imagine que você foi ao cinema. Logo depois, um amigo pede a você que lhe conte o filme. Provavelmente você explicará o que aconteceu ao longo da história, detalhando mais alguns momentos, e depois contará o final. Pois bem, a cinemática faz algo semelhante com o movimento de um corpo.

Ela vai descrever o movimento: como as coisas estavam no início e ao longo do movimento, além de escolher certos instantes para ter informações sobre esse fenômeno com mais profundidade.

A palavra cinemática tem origem no vocábulo grego Kinema, que significa “movimento”.

A mecânica se divide em cinemática e dinâmica.

O que é movimento?

Com certeza você tem uma boa idéia do que é movimento, pois você convive com ele em vária das suas experiências cotidianas. Entretanto, muita vezes sabemos o que é alguma coisa , mas não sabemos defini-la. Pois bem, o que é movimento, como defini-lo?

Quando você observa um objeto cuja posição varia à medida que o tempo passa, você diz que ele está se movendo. Por outro lado, se você olhar para ele durante um certo tempo e ele estiver sempre no mesmo lugar, dirá que ele está parado ou em repouso.

Movimento é o estado de um corpo, visto por um certo observador cuja posição varia à medida que o tempo passa.

Tudo é relativo?

Imagine a seguinte situação: você está sentado em um ônibus que cada vez mais se aproxima de um parque de diversões. Ao seu lado está sentado o seu pai. Seu pai está em movimento?

Essa pergunta, aparentemente simples, não tem uma única resposta. Vista por você, a posição de seu pai varia à medida que o tempo passa? A resposta é não, pois a medida que o tempo passa a posição de seu pai é sempre a mesma: sentado no banco ao seu lado.

Porém, visto por uma pessoa parada na calçada, depois que o ônibus passou por ela, seu pai se afasta cada vez mais.  Portanto, de acordo com a definição de movimento dada anteriormente, seu pai está parado em relação a você, mas, em relação a pessoa na calçada, ele está em movimento!

Incrível, não é? Portanto, o movimento é relativo, ou seja, depende de quem observa. Um sistema que possui um observador em relação à aquela se concluiu que um objeto está ou não em movimento é denominado referencial.

A forma do percurso – a trajetória

Você lembra da história de João e Maria, na qual os irmãos deixavam pedacinhos de pão como marcadores do caminho que percorriam, a fim de saber voltar para a casa depois?

A linha que encontraríamos ao ligar esses pedacinhos de pão é denominada trajetória.

Se todos os objetos ou seres vivos que se movem a nossa volta pudessem deixar um rastro, poderíamos observar a grande diversidade de trajetórias que encontramos no nosso dia-a-dia, algumas retas outras curvas.

Entretanto quando corpos em movimento observam outros corpos se movendo, temos que ter certos cuidados da hora de afirmar qual é a forma da trajetória do corpo observado.

Responda: A trajetória de um corpo depende também de um referencial?

Para responder a essa pergunta, imagine-se olhando para um avião que passa por você e larga uma bomba. Qual é a trajetória da bomba? E do avião?

Você terá acertado se respondeu que depende. De fato, para o avião a bomba cai em linha reta, mas para a pessoa que está observando isso não ocorre. Para ela, a bomba tanto cai quanto se desloca para a direita, e a forma da trajetória é uma curva.

Pois bem, para o avião a trajetória é retilínia. Para a você que está na calçada ela é curvilínia.

A forma do caminho percorrido por um corpo é denominada trajetória, e depende também do referencial!

Observe como pode ser algumas trajetórias:

elíptica reta

circular parabólica

As grandezas da cinemática

Para estudar a cinemática, ou seja, a descrição dos movimentos, precisamos levar em conta algumas grandezas essenciais, que são:

Intervalo de tempo

Todos os movimentos que estudaremos acontecerão a partir de um determinado instante, que chamaremos instante inicial e representaremos por t.

Ao tempo decorrido entre dois determinados instantes denominamos intervalo de tempo. Representamos o intervalo de tempo por . Sua unidade no sistema internacional é o segundo (s).

Podemos representar matematicamente o intervalo de tempo por: 

Posição

Você já observou aquelas plaquinhas colocadas na beirada da estrada? Elas indicam a quilometragem, registram a posição do carro e permitem a você localizar-se na estrada.

Posição de um móvel é a sua localização em relação a uma determinada origem .

Representamos a posição por S. Sua unidade no Sistema internacional é o metro (m).

Deslocamento

Imaginemos que uma pessoa saiu do quilômetro 4 e neste instante está no quilômetro 8. Sua posição variou 3 quilômetros, não é?

Sua posição inicial, representada por S0, é 4 km. Sua posição final é S, e vale 8 km.

A diferença entre duas posições de um móvel é denominado deslocamento.

Representamos deslocamento por . Sua unidade no Sistema Internacional é o metro (m), e sua representação matemática é:

Assim, o deslocamento da pessoa em questão foi o seguinte:

Velocidade Média

Ao observar os automóveis que passam por uma mesma rua, é possível perceber que eles não realizam o mesmo percurso num mesmo intervalo de tempo. O conceito de velocidade, que é muito anterior à invenção do automóvel, surgiu da necessidade de expressar a rapidez com que um móvel descreve uma trajetória.

Considere, por exemplo, o automóvel da ilustração a baixo. Quando ele está no marco quilométrico 30 km de uma estrada, um cronometro é acionado e marca, nesse instante, tempo zero. Quando o cronômetro indica que se passaram 2h, o automóvel está no marco quilométrico 190 km.

Desde a situação inicial até a situação final, o móvel percorreu 160 km em 2h. Dividindo 160 km por 2h chegamos a:

Dizemos, então, que a velocidade média do móvel, nesse intervalo de tempo, foi de 80 km/h (lê-se “oitenta quilômetros por hora”)

Vamos fazer uma definição mais geral de velocidade a partir da figura a baixo.

Quando o móvel ocupa a posição Si (a letra s indica espaço e o índice i indica inicial), o relógio marca o tempo ti. Após um certo intervalo de tempo, o automóvel atinge a posição Sf e o relógio marca tf (o índice f indica final).

A subtração Sf- Si corresponde ao deslocamento realizado (isto é, percorrido), que será representado por . O símbolo  (letra grega delta maiúscula) é usado, em Mecânica, para indicar variação. A subtração tf – ti, representada por , corresponde o intervalo de tempo no qual o móvel foi de si até sf.

Para um móvel que descreva trajetória retilínea (em linha reta), a velocidade média, v, é definida como:

Em palavras: A velocidade média de um móvel, num certo intervalo de tempo, é igual à distância que o móvel percorre dividida pelo intervalo de tempo.

Em equação: ou

A unidade usada para expressar velocidade irá depender das unidades usadas para espaço e tempo.

Se estiver em quilômetros (Km) e em horas (h), a velocidade será expressa em quilômetros por hora (Km/h). 

Se estiver em metros (m) e em segundos (s), a velocidade será expressa em metros por segundo (m/s). E assim por diante.

Velocidade Instantânea

Denominamos velocidade instantânea a velocidade com que um móvel percorre a trajetória num determinado instante. O velocímetro dos veículos brasileiros expressam a velocidade instantânea em km/h.

Quando o motorista consulta o velocímetro do seu carro, percorreria em uma hora se mantivesse, durante todo esse tempo, a mesma velocidade. Contudo, um automóvel raramente mantém uma velocidade rigorosamente constante durante uma hora, ou mesmo durante intervalos bem menores do que esse.

Num intervalo de tempo em que o motorista mantenha 80 Km/h, o automóvel percorrerá uma distância maior que num outro intervalo, de mesma duração, no qual mantenha 60 Km/h. A velocidade de um móvel pode ou não permanecer constante num determinado percurso. Esse é o critério que permite classificar os movimentos, conforme veremos a seguir.

Vamos classificar os movimentos?

Já sabemos que existem vários tipos de movimento. Pense, num carrinho de montanha-russa, por exemplo, ele acelera, mantém a sua velocidade, perde velocidade, anda em linha reta, faz curva. Quase todos os movimentos que nos cercam são assim: bem variados!

Também já sabemos que, para estudar qualquer coisa, temos de estabelecer uma forma de classificá-la. Lembre, por exemplo, da classificação dos seres vivos; existem vários critérios para essa classificação.

Outro exemplo seriam os livros em uma biblioteca. Já pensou se não fossem estabelecidos critérios prévios para organizar os livros? Seria praticamente impossível encontrar qualquer exemplar. Nossa visão fica mais ampla e organizada quando temos critérios para fazer as classificações. Para classificar os movimentos, os critérios usados são a forma da trajetória e o que está acontecendo com a velocidade.

Classificação do movimento quanto à trajetória

Se a trajetória for reta, o movimento será retilíneo, se for curva, o movimento será curvilíneo. Eis alguns exemplos de movimentos curvilíneos:

  • Circular: a trajetória é uma circunferência.
  • Parabólico: a trajetória é uma parábola.
  • Elíptico: a trajetória é uma elipse.

Classificação do movimento quanto à variação da velocidade

Se a velocidade varia, dizemos que o movimento é variado. Ao contrário, se ela permanece constante, dizemos que o movimento é uniforme.

Se a velocidade aumenta, denominamos o movimento acelerado. Se diminuir, ele será chamado freiado ou retardado.

Existem alguns movimentos variados, nos quais o valor da velocidade muda à medida que o tempo passa, mas de forma totalmente previsível. Por exemplo, quando um corpo cai ou é lançado próximo à superfície terrestre, sua velocidade é aproximadamente 9,8 m/s a cada segundo. Como já vimos, a grandeza que mede a variação de velocidade no decorrer do tempo é a aceleração. Portanto, para esses movimentos, a aceleração média vale:

Esse valor de aceleração é o mesmo para todos os corpos em queda livre na superfície da Terra numa mesma localidade. É denominado aceleração da gravidade e é simbolizado pela letra g. Para corpos próximos à superfície da Terra, iremos considerar que a aceleração da gravidade é igual a 10 m/s2. Desse modo, a aceleração será constante e a velocidade do corpo variará uniformemente.

Quando um corpo cai nessas condições, seu movimento é retilíneo uniformemente acelerado. E quando sobe, seu movimento é retilíneo uniformemente retardado.

Observe que, no Sistema internacional, a unidade para a aceleração é o m/s2.

Grandezas escalares e vetoriais

Você já sabe: tudo que pode ser medido é denominado de grandeza física. Tempo, massa, comprimento, área e temperatura são exemplos de grandezas que podemos compreender a partir de seus valores e das unidades de medida em que esses valores são expressos.

Considere a seguinte situação:

Você e sua família saíram para a praia e no meio do caminho, após uma hora, pararam para fazer um lanche e depois de mais uma hora chegaram na praia.

Qual foi o tempo total transcorrido desde o instante vocês saíram de casa até chegarem na praia?

- A resposta não deixa dúvidas: responderão que o tempo foi duas horas.

Entretanto, algumas grandezas físicas não ficam bem definidas quando informamos apenas o seu valor associado a uma unidade.

Pense em outra situação:

Duas pessoas empurram uma mesma caixa, que está parada. Essas pessoas fazem força de mesma intensidade.

O que acontecerá com a caixa?

- Você acertará se responder que depende. Se as duas pessoas empurram a caixa em um mesmo sentido, ela se deslocará nesse sentido. Entretanto, se uma pessoa empurrar a caixa em um certo sentido, e a outra empurrar no sentido contrário, sendo ambas as forças de valores iguais, provavelmente a caixa não sairá do lugar.

Por que o resultado da ação de dois empurrões não depende apenas de quão intenso eles foram?

- A resposta é que o empurrão, ou seja, a força aplicada sobre a caixa, é uma grandeza vetorial.

O que é grandeza vetorial?

Para responder a essa pergunta, é necessário definir alguns conceitos.

O valor de uma grandeza física é denominado intensidade de uma grandeza física. A intensidade é sempre um valor positivo. Algumas grandezas físicas têm característica de serem verticais, horizontais e inclinadas em relação à horizontal ou vertical, e essa característica é denominada direção.

Para cada direção há a possibilidade de ocorrerem dois sentidos. Por exemplo: um empurrão na horizontal pode ser para a esquerda ou para a direita. Um empurrão na horizontal pode ser para a esquerda ou para a direita. Um empurrão na vertical pode ser para cima ou para baixo.

Grandezas que necessitam, além de seu valor associado a uma unidade, de direção e de sentido para ficar totalmente determinadas são denominadas grandezas vetoriais.

São exemplos de grandezas vetoriais: a força, a velocidade, a aceleração e a posição de um corpo.

As grandezas que só precisam de seu valor associado a uma unidade para ficarem totalmente bem determinadas são denominadas grandezas escalares. São exemplos de grandezas escalares: o tempo, a massa, o comprimento, a área e a temperatura.

As grandezas vetoriais são representadas por segmentos orientados, como mostramos a baixo.

Grandezas escalares: ficam totalmente bem definidas com seu valor associado a uma unidade.

Grandezas vetoriais: precisam de seu valor associado a uma unidade, de sua direção e sentido para ficarem totalmente determinadas.

O que é força?

Ações como empurrar, puxar esticar, bater, comprimir e elevar nos dão idéia de força. Um corpo pode interagir com o outro por meio de uma força de contato ou por forças de ação a distância, como a força com que a Terra atrai os corpos.

Um corpo cai porque a Terra o “puxa” para abaixo. A queda acontece mesmo sem haver contato entre a Terra e o corpo. Observamos outro fenômeno parecido quando aproximamos dois imãs, as vezes, eles se repelem e, às vezes, se atraem. Isso ocorre sem que haja contato entre eles. Nesses exemplos observamos a atuação de forças de ação a distância.

As forças ocorrem na natureza na forma de ações por contato ou ações a distância. A unidade de medida de força no sistema internacional (SI) é o Newton (N).

Somando forças

Acompanhe a seguir um exemplo de adição de grandezas.

Ao fazer um suco, Joana misturou 2 litros de água com meio litro de suco concentrado de uva. Qual foi o volume de suco de uva resultante?

Sendo V1 o volume da água e V2 o volume de suco de uva, temos:

V1 = 2L

V2 = 0,5 L

Então, V1 + V2 = 2,5 L

Ou seja, 2 litros e meio de suco de uva.

Ao misturar os volumes de dois líquidos miscíveis, o volume final é a soma aritmética dos volumes de cada parte.

O próximo exemplo nos mostra que a soma de grandezas vetoriais requer uma análise mais profunda.

Se duas pessoas levam a caixa para a direita, uma puxando-a com uma força de 20N, e a outra empurrando-a com uma força de 10N, a soma das duas forças terá o valor de 30N. Costumamos denominar a soma das forças de força resultante. A força resultante equivale a uma única força que atuaria no corpo, produzindo o mesmo efeito de todas as outras juntas.

Nesse exemplo, a força resultante tem intensidade de 30N, direção horizontal e sentido da esquerda para a direita.

Agora, por exemplo, se as duas pessoas “puxam” a caixa, mas a pessoa da direita puxa a caixa com maior intensidade (25N) em relação à pessoa da esquerda (10N). Nesse caso, a força resultante vale 15 N, e tem direção horizontal e sentido da esquerda para a direita.

Para encontrar a força resultante.

Para encontrar a força resultante de duas forças que atuam em um corpo, é preciso fazer as seguintes considerações:

  • Se as forças tiverem a mesma direção e sentido, a força resultante terá intensidade igual à soma das intensidades das forças iniciais e mesma direção e sentido destas.
  • Se as forças tiverem mesma direção e sentidos opostos, a força resultante terá intensidade igual à diferença das intensidades das forças iniciais, mesma direção delas e sentido da força de maior intensidade.

Algumas forças comuns na natureza

Força peso

É a força com que a Terra atrai os corpos. Quando um corpo está em queda livre aumenta aproximadamente 10 m/s a cada segundo.

Como vimos, a grandeza que mede a variação da velocidade do corpo à medida que o tempo passa é a aceleração. Vimos que a aceleração da gravidade possui valor de:

O valor da aceleração da gravidade não é o mesmo para todos os astros do universo.

Quanto maior o valor da aceleração da gravidade, maior é a força que os planetas exercem para atrair os demais corpos, mais ele será atraído pelos planetas. Portanto, o peso é diretamente proporcional à massa do corpo e à aceleração da gravidade.

Logo, podemos expressar o peso de um corpo P por meio de uma relação matemática, na qual o peso corresponde ao produto da massa (m) do corpo pela aceleração da gravidade no local (g).

Ou seja:

Uma questão importante é entender qual a diferença entre peso e massa.

Massa é uma propriedade dos corpos relacionada à quantidade de matéria que o corpo possui. A massa não depende do local onde o corpo se encontra. A unidade de medida da massa no Sistema Internacional é o kilograma (Kg).

O peso depende, além da massa, do valor da aceleração da gravidade local, e é uma força cuja unidade no Sistema Internacional é o Newton (N).

Imagine dois corpos idênticos, um na Terra e outro na Lua. Eles têm a mesma massa, mas o corpo que está na Lua, onde a aceleração da gravidade vale 1/6 da aceleração da gravidade terrestre, tem peso 6 vezes menor que o peso do corpo que está na Terra.

Veja um exemplo:

Na Terra, o peso de uma pessoa de 60 kg de massa será:   

Na Lua, o peso dessa mesma pessoa será :  

Observe que a frase “Meu peso é 50 Kg!”, apesar de muito comum, está errada. O correto é afirmar: “Minha massa é 50Kg”.

Uma outra unidade bastante comum para medir forças é o quilograma-força (Kgf). Um Kgf é uma força com que a Terra atrai um quilograma, ao nível do mar e a 45º de latitude. Portanto, quando uma pessoa se “pesa”, caso sua massa seja 50 Kg, pode-se afirmar que ela tem 50kgf de peso.

Representamos a força peso no centro da gravidade do corpo, sempre vertical para baixo.

Força normal

É a força que a superfície de apoio aplica no corpo, e sua direção é sempre perpendicular a esta superfície.

Porque um corpo não cai quando está apoiado em uma mesa? Ele não cai porque a mesa o “segura”. Essa força é chamada força normal, e seu símbolo é

Tração ou tensão

São forças transmitidas por meio de fios. A força de tração, cujo símbolo é sempre “puxa” o corpo e tem a direção do fio.

Como medir forças?

O aparelho mais usado para medir forças é o dinamômetro. O tipo mais comum é o dinamômetro de mola, que possui um gancho em uma das duas extremidades no qual penduramos um objeto. A mola distende e registra o valor da força sobre uma escala numérica.

As balanças de farmácia com ponteiro seguem o mesmo princípio dos dinamômetros, porém a mola é comprimida. A pessoa sobe numa plataforma, comprime uma mola, e essa compressão é proporcional ao deslocamento do ponteiro.

Força está relacionada ao movimento

Primeira lei de Newton

Imagine um bloco de madeira em repouso sobre uma mesa. Esse bloco tende a permanecer em repouso a menos que “algo” o coloque em movimento.

Esse “algo” é a ação de uma força. Imagine que o bloco seja colocado em movimento com a aplicação momentânea de uma força horizontal. O bloco se move por um certo espaço e pára novamente.

Se o bloco e a mesa forem lixados até ficarem bem lisos, a aplicação da mesma força permitirá que ele se desloque por um, espaço maior antes de parar. Se, finalmente, sobre a mesa for passado óleo lubrificante, então o bloco deslizará por uma distância ainda maior.

Essas evidências nos dão uma indicação de porque o bloco pára. Ele pára graças a sua interação que existe entre sua superfície e a da mesa, proveniente da aspereza das duas superfícies, que raspam uma na outra enquanto o bloco se move. Essa interação é o atrito. Quando as superfícies são lixadas e lubrificadas, o atrito não é totalmente eliminado, mas é bastante reduzido. Outro fator que se opõe à movimentação do bloco é a resistência do ar.

E se fosse possível eliminar completamente a resistência do ar e o atrito, o que aconteceria com o bloco, uma vez colocado em movimento?

A resposta a essa pergunta formulada por Isaac Newton no século XVII, que ainda hoje é considerado pelos cientistas como válida, é que o corpo permaneceria em movimento retilíneo (e linha reta) e uniforme (com velocidade constante), para sempre.

Você achou isso estranho?

A situação de movimento perpétuo não nos parece óbvia porque vivemos em um planeta na qual há pelo menos dois fatores que dificultam a análise dos movimentos: a resistência do ar e o atrito.

Imagine que fosse possível a um astronauta, no espaço distante, estar longe de qualquer corpo celeste. Se ele aplicasse força sobre uma bola para colocá-la em movimento, a bola, livre da resistência do ar e do atrito com outros corpos, continuaria para sempre em movimento retilíneo uniforme.

A primeira lei de Newton, ou princípio da Inércia, pode ser enunciada como:

Um corpo que está em repouso tende a permanecer em repouso, a menos que sobre ele passe a atuar uma força resultante. E um corpo que está em movimento retilíneo e uniforme tende a permanecer em movimento retilíneo uniforme, a menos que sobre ele passe a atuar uma força resultante.

Que o estado de repouso é uma tendência natural e que ele só é alterado graças à aplicação de uma força é uma afirmação relativamente fácil de aceitar, pois está de acordo com muitas observações cotidianas. A grande inovação da primeira lei de Newton é considerar o movimento retilíneo e uniforme como um estado equivalente ao repouso, e afirmar, portanto, que esse estado também só pode ser alterado mediante a atuação de uma força resultante.

Um corpo sempre oferece resistência a alteração em seu estado de repouso ou de movimento retilíneo e uniforme. Essa resistência é denominada inércia e é uma característica dos corpos. Cada corpo possui uma inércia que lhe é característica e, como veremos mais à frente, a massa do corpo é a medida da inércia desse corpo.

Para ilustrar: quando um carro arranca, os corpos dentro dele são “puxados” para trás. Quando freia, projetados para frente.

Segunda lei de Newton

Força resultante produz aceleração

Se um corpo está em repouso (em relação a um certo referencial), sua velocidade é zero. Se for colocado em movimento, sua velocidade deixará de ser nula e, portanto, o objeto foi acelerado. De modo similar, se um corpo em movimento retilíneo e uniforme (e, portanto com aceleração nula, já que a velocidade é constante) for forçado a parar, também podemos afirmar que ele sofreu uma aceleração (popularmente fala-se, nesse caso, em “desaceleração”).

Primeira Lei de Newton, em ambas as situações – do repouso ao movimento retilíneo e uniforme, ou ao contrário -, uma força resultante atua sobre o corpo.

Disso, concluímos que a atuação de uma força resultante sobre um corpo produz nele uma aceleração.

Esse é o tema da Segunda lei de Newton, que veremos a seguir.

Perceber, por meio de experimentos, a relação entre força e aceleração não é uma tarefa muito fácil, devido às complicações representadas pelo atrito e pela resistência do ar.

Imagine um bloco de massa 1 kg esteja em repouso sobre uma superfície perfeitamente lisa. Submetido à ação de uma força resultante horizontal de intensidade F, esse bloco adquire uma aceleração de 1 m/s2, conforme ilustrado em A. Se a mesma força resultante atuar sobre o bloco de massa 0,5Kg, verifica-se que a aceleração adquirida será de 2 m/s2, conforme B.

Se um força resultante horizontal com dobro da intensidade 2F, atuar num bloco de massa 1kg, ele adquire aceleração de 2m/s2 (veja C), e se atuar num bloco de massa 0,5 kg, ele adquire aceleração de 4 m/s2 (veja D).

Você percebe a regularidade matemática envolvida?

Analisando o exemplo acima

Comparando A e C, percebemos que, quando a força resultante que atua sobre um certo corpo é duplicada, a aceleração decorrente também duplica. A mesma conclusão pode ser tirada comparando B e D. Muitos experimentos desse tipo permitem fazer a generalização seguinte.

Em palavras: A aceleração de um corpo é diretamente proporcional a força resultante que atua sobre ele.

Comparando B e C, verificamos que, se a massa de um corpo é o dobro da de outro, é necessário que a força resultante seja duplicada, para acelerá-lo igualmente. Vários experimentos como esse levam à conclusão a seguir.

Em palavras: A força resultante que produz certa aceleração num corpo é diretamente proporcional a sua massa.

Finalmente, comparando A e B, verificamos que, se dois corpos estão submetidos à mesma força resultante e se um deles tem metade da massa do outro, então esse adquirirá o dobro da aceleração. A mesma conclusão pode ser tirada comparando C e D. Isso pode ser generalizado como segue.

Em palavras: Sob a ação de uma força resultante, a aceleração de um corpo é inversamente proporcional à sua massa.

Agora considere a equação e sua simbologia:

Fr – módulo de força resultante que atua sobre um corpo

m – massa do corpo

a – aceleração do corpo

podemos enunciar matematicamente as conclusões tiradas acima.

Em equação:

Essa equação matemática foi enunciada por Isaac Newton no século XVII e é conhecida como segunda Lei de Newton, ou Princípio fundamental da Dinâmica.

A unidade kg.m/s2, que aparece nesse cálculo, pode ser usada para expressar a intensidade (módulo) de uma força. É simplificadamente denominada Newton e representada por N.

Assim, podemos afirmar que um Newton (1N) é a intencidade de uma força resultante que, atuando em um corpo de massa 1kg, faça com que ele adquira a aceleração de 1m/s2.

A força resultante que atua sobre o corpo nos casos A e B do exemplo acima tem intensidade 1N.

Retomando o exemplo, observe que nos quatro casos (A, B, C e D), é obedecida a equação

.

A

B

C

D

A segunda lei de Newton permite-nos fazer uma série de previsões referentes ao movimento dos corpos. Vamos supor por exemplo, que se deseje fazer com que um corpo de massa 3 kg adiquira a aceleração de 5m/s2. Qual é a força resultante que se deve ser aplicada a esse corpo?

O calculo é o seguinte:

Terceira lei de Newton

Se um martelo em queda atingir o seu pé, ele irá machucá-lo por que, no momento do contato, exercerá sobre seu pé uma força. Isso é fácil de entender e de aceitar.

Acontece que seu pé também aplica no martelo uma força com intensidade igual à da força que recebe do martelo. Isso já é mais difícil de entender e de aceitar.

Vamos, então, escolher um exemplo mais convincente. Imagine um ovo caindo no chão. No momento do contato, o ovo aplica sobre o chão uma força vertical para baixo e o chão aplica sobre o ovo uma força vertical para cima, de mesma intensidade. É essa força que faz o ovo quebrar!

Quando você chuta uma bola, aplica a ela uma força que a faz movimentar-se. Simultaneamente ela aplica ao seu pé uma força, que você pode sentir. Ao bater com a mão numa parede, você estará aplicando uma força a ela. Ao mesmo tempo, sua mão receberá da parede uma força de mesma intensidade, que poderá até machucá-la.

Newton expressou idéias como essas por meio da chamada Terceira Lei de Newton, ou princípio da ação e reação, que pode ser enunciada como segue.

Para qualquer força que um corpo A aplique a um corpo B, haverá uma força de mesma intensidade, de mesma direção, mas de sentido contrário, aplicada pelo corpo B ao corpo A. Um dessas duas forças, não importa qual, pode ser chamada ação e a outra, reação.

Ação e reação atuam em corpos distintos

A terceira lei de Newton revela uma importante característica das forças: elas sempre ocorrem aos pares. Em outras palavras, forças são o resultado da interação entre os corpos. É o martelo interagindo com o pé, o ovo interagindo com o chão, a mão interagindo com a parede etc.

Uma característica muito importante de todo o par de forças ação-reação é que elas atuam em corpos distintos, nunca no mesmo corpo. Quando alguém tenta empurrar a parede (a palavra “empurrar” indica aqui uma aplicação de uma força e não um movimento), a parede empurra essa pessoa com força de mesma intensidade e mesma direção mas sentido oposto. Uma dessas forças, aquela aplicada pela parede, age sobre a pessoa.

Já que ação e reação atuam sobre corpos distintos, elas freqüentemente têm efeitos distintos. Quando uma bola de futebol atinge uma vidraça, ambos os corpos interagem; a força que a vidraça aplica à bola reduz sua velocidade, enquanto a força que a bola aplica à vidraça pode quebrá-la.

A força de atrito

Agora pense! Quando uma criança empurra um carrinho de brinquedo no chão, por que ele pára? Ele deveria continuar em movimento para sempre?

A resposta é não! O carrinho somente continuaria em movimento retilíneo uniforme para sempre caso a resultante das forças que atuassem nele fosse nula. Mas não é. Há uma força que o chão exerce no corpo, paralela ao chão e contrária ao movimento. Essa força é chamada de força de atrito.

A força de atrito depende da textura das superfícies que estão em contato. Quanto mais polida, menos resistência uma superfície oferece ao movimento de um corpo que se desloca sobre ela.

Essa força de atrito também depende da força que o corpo em movimento faz perpendicularmente à superfície. Quanto maior essa força, maior a força de atrito.

Às vezes, a forças de atrito atua no corpo sem que ele esteja em movimento. Por exemplo, um corpo fica em repouso sobre um plano inclinado porque a força de atrito está impedindo que esse corpo deslize pelo plano. A força de atrito é sempre contrária à tendência de movimento do corpo.

Newton e a gravitação

Um pequeno automóvel de brinquedo, movido a pilha e que anda em linha reta, foi amarrado a uma linha. A outra extremidade da linha foi amarrado a um anel de metal e este foi encaixado num prego fixado ao centro de uma tábua.

Quando o automóvel foi ligado, verificou-se que, em vez de seguir em linha reta, realizou com movimento circular.

Como explicar cientificamente por que o fio impede o movimento em linha reta?

Conceito da força centrípeta

Analisando o resultado do experimento

A tendência de o automóvel de brinquedo mover-se em linha reta faz a linha esticar. Isso origina uma força de tração na linha. Essa força, ao agir sobre o brinquedo, o impede de prosseguir em linha reta na mesma direção.

Em todos os pontos de sua trajetória circular acontece exatamente o mesmo: o brinquedo tende a seguir em linha reta, mas a força de tração impede que isso aconteça, modificando continuamente a direção do movimento e produzindo a trajetória circular.

Se, num dado instante, a linha subitamente se arrebentar ou for cortada, o automóvel imediatamente deixará a trajetória circular e prosseguirá em linha reta. Em outras palavras, a partir do momento em que a força de tração deixar de atuar, o brinquedo automaticamente abandonará o movimento circular e sairá pela reta tangente à circunferência.

A força de tração no fio é chamada força centrípeta. A força centrípeta atua sobre todo móvel que descreva uma trajetória curva, seja uma circunferência ou qualquer outro tipo de curva. Essa força é responsável pelo fato de o movimento não ser retilíneo e sim curvilíneo. A direção da força centrípeta passa pelo móvel e pelo centro da curva descrita por esse móvel. E o sentido da força centrípeta aponta para o centro dessa curva.

Esse tipo de força ocorre, por exemplo, no movimento da Lua em torno da Terra. A força com que a Terra atrai a Lua atua de modo que esta última mude a direção do seu movimento a cada instante, mantendo o seu movimento em torno da Terra em trajetória curva.

Máquinas simples, trabalho e energia

Em nosso dia-a-dia, vivemos cercados de máquinas. É muito comum nos depararmos com máquinas de todos os tipos, desde as mais simples até as mais complexas. Usamos um abridor para abrir latas, cortamos papel com uma tesoura, penduramos quadros em pregos fixados na parede pelos martelos e seguramos as crianças pequenas em carrinhos de bebê.

Somos cada vez mais dependentes de máquinas cada vez mais complexas, como os carros ônibus e os trens que utilizamos para ir a escola, ao local de trabalho etc.

Maquinas simples

Sabemos que as máquinas variam das mais simples as mais complexas. Máquinas complexas são aquelas que utilizam dispositivos eletrônicos em sua composição, como os circuitos integrados. Um exemplo de máquina complexa são os computadores.

Automóveis utilizam também recursos eletrônicos e elétricos, mas seu funcionamento se baseia principalmente em peças se deslocando: puxando, empurrando, girando etc.; enfim, são peças se movendo. Esse tipo de funcionamento, portanto, é do domínio da mecânica.

Toda máquina tem uma ou várias funções. Iremos iniciar o estudo de algumas maquinas que facilitam a atividade humana simplesmente por nos permitir realizar uma tarefa com menor esforço físico. Por exemplo, quando pregamos um prego na parede com um martelo, fazemos um esforço muito menor do que o necessário para pregá-lo usando apenas as mãos, o que certamente nem conseguiríamos.

Denominaremos de máquinas simples às que modificam e transmitem a ação de uma força para realizar algum movimento. Abridor de latas, martelo, tesoura, chave de fenda, alicate, quebra-nozes, carrinho de mão, pinça e cortador de unha são exemplos de máquinas simples.

Maquinas simples são aquelas que modificam e transmitem a ação de uma força para realizar algum movimento.

Alavancas

Imagine a seguinte situação: você precisa levantar um saco cheio de mantimentos. A massa total do saco é 120 kg. Poucas pessoas conseguem, e geralmente somente aquelas que se preparam para isso. Entretanto, no decorrer da história, as pessoas muitas vezes tiveram que levantar pedras ou objetos, e não contavam com máquinas para auxiliá-las. Há mais de 22 séculos, um homem chamado Arquimedes (287 – 212 a.C.) encontrou um método extremamente simples para resolver esse problema: ele descobriu as alavancas.

Uma alavanca nada mais é do que uma barra rígida que pode girar em torno de um ponto de apoio.

Em pleno século III a.C. Arquimedes afirmou: “Dê-me uma alavanca que moverei o mundo

Como você poderia, com auxilio de uma alavanca, levantar um saco de 120 kg, fazendo uma força equivalente à que faria para levantar um saco de 20kg de arroz? Em outras palavras, como levantar uma massa com peso seis vezes maior que outra, fazendo a mesma força que faria para levantar essa?

Simples! É só a distância entre o ponto da barra rígida em que você aplica a força e o ponto de apoio (de P a A) ser seis vezes maior do que distância da massa até o ponto de apoio (de A a R).

Vamos denominar:

  • Força resistente – é a força que queremos equilibrar. No exemplo acima, é o peso do saco de mantimentos.
  • Força potente – é a força que sustentará a resistência. No exemplo, é a força que fazemos.

Tipos de alavancas

INTER-FIXA: 

É quando o ponto apoio (A) está entre a aplicação da força potente (P) e a aplicação da força resistente (R).

INTER-PONTENTE:  

É quando a aplicação da força potente (P) está entre a aplicação da força resistente (R) e o ponto de apoio (A).

INTER-RESISTENTE: 

É quando a aplicação da força resistente (R) está entre a aplicação da força potente (P) e o ponto de apoio (A).

Equação das alavancas

Pediremos ajuda a matemática para encontrar uma expressão para a seguinte situação.

Equilibrar uma massa muito grande fazendo uma força bem menor que o peso dessa massa que queremos sustentar.

Vamos denominar:

R: valor da força resistente – a força que queremos equilibrar.

P: valor da força potente – é a força que sustentará a resistência.

BR: braço de resistência – é a distância do centro de gravidade do corpo ao ponto de apoio.

BP: braço de potência – é a distância do ponto de aplicação da força ao ponto de apoio.

O: Ponto de apoio

Verificamos que o equilíbrio será alcançado quando:

Exemplo de aplicação

Vamos calcular a força que um pedreiro tem de fazer para carregar 80 kg de terra com a ajuda de um carrinho de mão que possui 1,80 metros de comprimento. Sabendo que a distância entre o centro de gravidade do volume de terra até o centro da roda do carrinho é 90 cm.

Primeiramente vamos verificar qual tipo de alavanca temos.

Como o que fica no meio do carrinho é a terra, ou seja, a resistência, a alavanca é inter-resistente.

Temos:

braço de resistência = 90 cm = 0,9 m

braço de potência = 1,80 m

resistência = 80 kgf.

Portanto,

A interpretação física desse cálculo é a seguinte: o pedreiro necessita fazer uma força com intensidade de metade do peso do volume de terra para erguer o carrinho e transportar a carga.

Você percebeu a grande utilidade de uma máquina tão simples?

Roldanas e polias

Você já observou pessoalmente, em programas esportivos ou em filmes, que nas academias de ginástica os aparelhos de musculação são cheios de discos rígidos em torno dos quais há um fio, em que estão presas as cargas? Para que servem?

Esses discos são denominados roldanas ou polias. São discos com um canal por meio do qual passa um fio ou corda, em que está presa uma carga.

Roldanas fixas

A roldana fixa facilita a realização de um esforço por mudar a direção da força que seria necessária. Nesse caso, como observamos na figura, a força necessária para equilibrar o corpo é igual à força realizada pela pessoa. Entretanto, para levantar a carga, temos que puxar para baixo, o que facilita o trabalho.

Roldanas móveis

As roldanas móveis diminuem a intensidade do esforço necessário para sustentar um corpo, pois parte desse esforço é feito pelo teto, que sustenta o conjunto.

Observe na figura a baixo, como a roldana móvel pode facilitar o trabalho.

  • Com uma roldana móvel, a força necessária para equilibrar a carga é dividida por dois (21).
  • Com duas roldanas móveis, a força necessária é dividida por quatro (22).
  • Com três, é dividida por oito (23), e assim sucessivamente.

Agora já sabemos a razão de haver tantas polias em uma sala de musculação. Elas tornaram viáveis o esforço que queremos realizar, em geral mudando de direção da força necessária para levantar os pesos, a fim de trabalhar a musculatura desejada.

O plano inclinado

Imagine que você está carregando um monte de livros e tem de levá-los para uma sala localizada em um andar acima do andar em que está.

Para isso, você poderá optar por utilizar uma de duas rampas. A primeira é bem inclinada, e a outra tem inclinação suave.

Qual rampa você escolheria? Bem, se quisesse fazer menos esforço, provavelmente você não teria dúvidas em escolher a mais suave. Planos inclinados facilitam muito o levantamento de pesos. Quanto menor a inclinação, menor a força.

O conceito de Trabalho

Imagine que você esteja levantando um livro ou empurrando uma mesa ou um carrinho de bebê. Em todas essas atividades está realizando trabalho. Também realiza trabalho quando produz um texto, atende o telefone ou lava as louças do almoço.

Entretanto, o conceito de Trabalho em Física é um pouco diferente do conceito que atribuímos a essa palavra em nosso cotidiano. Em física, diz-se que um trabalho foi realizado quando uma força foi usada para deslocar um corpo. Nesse caso, o trabalho é proporcional à força que desloca o corpo e ao deslocamento produzido por ela, ou seja, quanto maior a força, maior será o trabalho, e quanto maior o deslocamento, também maior será o trabalho.

O conceito do Trabalho, em física, foi criado em plena Revolução Industrial, quando a humanidade iniciou a produção de máquinas mais complexas, que permitiram o desenvolvimento industrial de algumas nações do planeta.

Portanto, se a força atuar na direção e sentido do deslocamento, podemos definir matematicamente o conceito de Trabalho, cujo símbolo é t, lê-se: tau.

Nessa expressão matemática, F é a força e d é o deslocamento.

A unidade de trabalho no Sistema Internacional é o N.m, que denominamos de Joule (J).

Essa definição só vale quando a força atua na direção e no sentido do deslocamento e tem seu valor constante. Por exemplo, quando pressionamos um corpo contra uma mesa, estamos fazendo força, mas essa força não contribui em nada para deslocar o corpo. Portanto, não realiza Trabalho.

Por exemplo, para empurrar uma mesa por meio metro, fazendo uma força de 10N paralela à mesa, realizamos um Trabalho que pode ser calculado desse modo:

O Trabalho de uma força paralela e no sentido do deslocamento é o produto da força por esse deslocamento.

O trabalho da força peso

O trabalho da força peso é o valor do peso multiplicado pela variação na altura e na elevação de um corpo.

Onde: P é o peso do corpo;

m é a massa do corpo;

g é a aceleração da gravidade local;

h é a variação de altura que o corpo sofreu.

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Reino Plantae ou Metaphyta

Reino Plantae ou Metaphyta

 

As plantas são seres pluricelulares e eucariontes. Nesses aspectos elas são semelhantes aos animais e a muitos tipos de fungos; entretanto, têm uma característica que as distingue desses seres – são autotróficas. Como já vimos, seres autotróficos são aqueles que produzem o próprio alimento pelo processo da fotossíntese.

Utilizando a luz, ou seja, a energia luminosa, as plantas produzem a glicose, matéria orgânica formada a partir da água e do gás carbônico que obtêm do alimento, e liberam o gás oxigênio.

As plantas, juntamente com outros seres fotossintetizantes, são produtoras de matéria orgânica que nutre a maioria dos seres vivos da Terra, atuando na base das cadeias alimentares. Ao fornecer o gás oxigênio ao ambiente, as plantas também contribuem para a manutenção da vida dos seres que, assim como elas próprias, utilizam esse gás na respiração. As plantas conquistaram quase todos os ambientes da superfície da Terra.

Segundo a hipótese mais aceita, elas evoluíram a partir de ancestrais protistas. Provavelmente, esses ancestrais seriam tipos de algas pertencentes ao grupo dos protistas que se desenvolveram na água. Foram observadas semelhanças entre alguns tipos de clorofila que existem tanto nas algas verdes como nas plantas.

A partir dessas e de outras semelhanças, supõe-se que as algas verdes aquáticas são ancestrais diretas das plantas.

Há cerca de 500 milhões de anos, as plantas iniciaram a ocupação do ambiente terrestre. Este ambiente oferece às plantas vantagens como: maior facilidade na captação da luz, já que ela não chega às grandes profundidades da água, e facilidade da troca de gases, devido à maior concentração de gás carbônico e gás oxigênio na atmosfera. Esses fatores são importantes no processo da respiração e da fotossíntese.

Mas e quanto a presença da água, tão necessária à vida?

Ao compararmos o ambiente terrestre com o ambiente aquático, verificamos que no terrestre a quantidade de água sob a forma líquida é bem menor e também que a maior parte dela está acumulada no interior do solo.

Como, então, as plantas sobrevivem no ambiente terrestre? Isso é possível porque elas apresentam adaptações que lhes possibilitam desenvolver no ambiente terrestre e ocupá-lo eficientemente. As plantas adaptadas ao ambiente terrestre apresentam, por exemplo, estruturas que permitem a absorção de água presente no solo e outras estruturas que impedem a perda excessiva se água. Veremos mais adiante como isso ocorre.

Devemos lembrar que alguns grupos de plantas continuaram sobrevivendo em ambiente aquático.

 

Classificação das plantas

As plantas cobrem boa parte dos ambientes terrestres do planeta. Vistas em conjunto, como nesta foto, parecem todas iguais. Mas na realidade existem vários tipos de planta e elas ocupam os mais diversos ambientes.

Você já sabe que para classificar, ou seja, organizar diversos objetos ou seres em diferentes grupos, é preciso determinar os critérios através dos quais identificaremos as semelhanças e as diferenças entre eles.

Vamos ver agora como as plantas podem ser classificadas.

O reino das plantas é constituído de organismos pluricelulares, eucariontes, autótrofos fotossintetizantes.

É necessário definir outros critérios que possibilitem a classificação das plantas para organizá-las em grupos menos abrangentes que o reino.

Em geral, os cientistas consideram como critérios importantes:

  • a característica da planta ser vascular ou avascular, isto é, a presença ou não de vasos condutores de água e sais minerais (seiva bruta) e matéria orgânica (a seiva elaborada);
  • ter ou não estruturas reprodutoras (semente, fruto e flor) ou ausência delas.

Os nomes dos grupos de plantas

  • Criptógama: palavra composta por cripto, que significa escondido, e gama, cujo significado está relacionado a gameta (estrutura reprodutiva). Esta palavra significa, portanto, “planta que tem estrutura reprodutiva escondida”. Ou seja, sem semente.
  • Fanerógama: palavra composta por fanero, que significa visível, e por gama, relativo a gameta. Esta palavra significa, portanto, “planta que tem a estrutura reprodutiva visível”. São plantas que possuem semente.
  • Gimnosperma: palavra composta por gimmno, que significa descoberta, e sperma, semente. Esta palavra significa, portanto, “planta com semente a descoberto” ou “semente nua”.
  • Angiosperma: palavra composta por angion, que significa vaso (que neste caso é o fruto) e sperma, semente. A palavra significa, “planta com semente guardada no interior do fruto”.

 

Briófitas

Briófitas (do gergo bryon: ‘musgo’; e phyton: ‘planta’) são plantas pequenas, geralmente com alguns poucos centímetros de altura, que vivem preferencialmente em locais úmidos e sombreados.

O corpo do musgo é formado basicamente de três partes ou estruturas:

  • rizoides – filamentos que fixam a planta no ambiente em que ela vive e absorvem a água e os sais minerais disponíveis nesse ambiente;
  • cauloide – pequena haste de onde partem os filoides;
  • filoides -estruturas clorofiladas e capazes de fazer fotossíntese.

 


Estrutura das briófitas

 

Essas estruturas são chamadas de rizoides, cauloides e filoides porque não têm a mesma organização de raízes, caules e folhas dos demais grupos de plantas (a partir das pteridófitas). Faltam-lhes, por exemplo, vasos condutores especializados no transporte de nutrientes, como a água. Na organização das raízes, caules e folhas verdadeiras verifica-se a presença de vasos condutores de nutrientes.

Devido a ausência de vasos condutores de nutrientes, a água absorvida do ambiente e é transportada nessas plantas de célula para célula, ao longo do corpo do vegetal. Esse tipo de transporte é relativamente lento e limita o desenvolvimento de plantas de grande porte. Assim, as briófitas são sempre pequenas, baixas.

Acompanhe o raciocínio: se uma planta terrestre de grande porte não possuísse vasos condutores, a água demoraria muito para chegar até as folhas. Nesse caso, especialmente nos dias quentes – quando as folhas geralmente transpiram muito e perdem grande quantidade de água para o meio ambiente -, elas ficariam desidratadas (secariam) e a planta morreria. Assim, toda a planta alta possui vasos condutores.

 

Hepática

Mas nem todas as plantas que possuem vasos condutores são altas; o capim, por exemplo, possui vasos condutores e possui pequeno porte. Entretanto, uma coisa é certa: se a planta terrestre não apresenta vasos condutores, ela terá pequeno porte e viverá em ambientes preferencialmente úmidos e sombreados.

Musgos e hepáticas são os principais representantes das briófitas. O nome hepáticas vem do grego hepathos, que significa ‘fígado’; essas plantas são assim chamadas porque o corpo delas lembra a forma de um fígado.

Os musgos são plantas eretas; as hepáticas crescem “deitadas” no solo. Algumas briófitas vivem em água doce, mas não se conhece nenhuma espécie marinha.

 

 

Reprodução das briófitas

Para explicar como as briófitas se reproduzem, tomaremos como modelo o musgo mimoso. Observe o esquema abaixo.

Os musgos verdes que vemos num solo úmido, por exemplo, são plantas sexuadas que representam a fase chamada gametófito, isto é, a fase produtora de gametas.

Nas briófitas, os gametófitos em geral têm sexos separados. Em certas épocas, os gametófitos produzem uma pequena estrutura, geralmente na região apical – onde terminam os filoides. Ali os gametas são produzidos. Os gametófitos masculinos produzem gametas móveis, com flagelos: os anterozoides. Já os gametófitos femininos produzem gametas imóveis, chamados oosferas. Uma vez produzidos na planta masculina, os anterozoides podem ser levados até uma planta feminina com pingos de água da chuva que caem e respingam.

 

Na planta feminina, os anterozoides nadam em direção à oosfera; da união entre um anterozoide e uma oosfera surge o zigoto, que se desenvolve e forma um embrião sobre a planta feminina. Em seguida, o embrião se desenvolve e origina uma fase assexuada chamada esporófito, isto é, a fase produtora de esporos.

 

No esporófito possui uma haste e uma cápsula. No interior da cápsula formam-se os esporos. Quando maduros, os esporos são liberados e podem germinar no solo úmido. Cada esporo, então, pode se desenvolver e originar um novo musgo verde – a fase sexuada chamada gametófito.

Como você pode perceber, as briófitas dependem da água para a reprodução, pois os anterozoides precisam dela para se deslocar e alcançar a oosfera.

O musgo verde, clorofilado, constitui, como vimos, a fase denominada gametófito, considerada duradoura porque o musgo se mantém vivo após a produção de gametas. Já a fase denominada esporófito não tem clorofila; ela é nutrida pela planta feminina sobre a qual cresce. O esporófito é considerado uma fase passageira porque morre logo após produzir esporos.

Pteridófitas

 

Samambaias, avencas, xaxins e cavalinhas são alguns dos exemplos mais conhecidos de plantas do grupo das pteridófitas. A palavra pteridófita vem do grego pteridon, que significa ‘feto’; mais phyton, ‘planta’. Observe como as folhas em brotamento apresentam uma forma que lembra a posição de um feto humano no útero materno. Antes da invenção das esponjas de aço e de outros produtos, pteridófitas como a “cavalinha”, cujo aspecto lembra a cauda de um cavalo e tem folhas muito ásperas, foram muito utilizadas como instrumento de limpeza. No Brasil, os brotos da samambaia-das-roças ou feto-águia, conhecido como alimento na forma de guisados.

Atualmente, a importância das pteridófitas para o interesse humano restringe-se, principalmente, ao seu valor ornamental. É comum casas e jardins serem embelezados com samambaias e avencas, entre outros exemplos.

Ao longo da história evolutiva da Terra, as pteridófitas foram os primeiros vegetais a apresentar um sistema de vasos condutores de nutrientes.

Cavalinha, pteridófita do gênero Equisetum.

Isso possibilitou um transporte mais rápido de água pelo corpo vegetal e favoreceu o surgimento de plantas de porte elevado. Além disso, os vasos condutores representam uma das aquisições que contribuíram para a adaptação dessas plantas a ambientes terrestres.

 


Samambaia

Xaxin

 

O corpo das pteridófitas possui raiz, caule e folha. O caule das atuais pteridófitas é em geral subterrâneo, com desenvolvimento horizontal. Mas, em algumas pteridófitas, como os xaxins, o caule é aéreo. Em geral, cada folha dessas plantas divide-se em muitas partes menores chamadas folíolos.

A maioria das pteridófitas é terrestre e, como as briófitas, vivem preferencialmente em locais úmidos e sombreados.

 

Reprodução das pteridófitas

Da mesma maneira que as briófitas, as pteridófitas se reproduzem num ciclo que apresenta uma fase sexuada e outra assexuada.

Soros nas folhas de samabaia

Para descrever a reprodução nas pteridófitas, vamos tomar como exemplo uma samambaia comumente cultivada (Polypodium vulgare).

A samambaia é uma planta assexuada produtora de esporos. Por isso, ela representa a fase chamada esporófito

Em certas épocas, na superfície inferior das folhas das samambaias formam-se pontinhos escuros chamados soros. O surgimento dos soros indica que as samambaias estão em época de reprodução – em cada soro são produzidos inúmeros esporos.

Quando os esporos amadurecem, os soros se abrem. Então os esporos caem no solo úmido; cada esporo pode germinar e originar um protalo, aquela plantinha em forma de coração mostrada no esquema abaixo.

O protalo é uma planta sexuada, produtora de gametas; por isso, ele representa a fase chamada de gametófito.

 

 


Ciclo reprodutivo das samambaias

 

O protalo das samambaias contém estruturas onde se formam anterozoides e oosferas. No interior do protalo existe água em quantidade suficiente para que o anterozoide se desloque em meio líquido e “nade” em direção à oosfera, fecundado-a. Surge então o zigoto, que se desenvolve e forma o embrião.

O embrião, por sua vez, se desenvolve e forma uma nova samambaia, isto é, um novo esporófito. Quando adulta, as samambaias formam soros, iniciando novo ciclo de reprodução.

Como você pode perceber, tanto as briófitas como as pteridófitas dependem da água para a fecundação. Mas nas briófitas, o gametófito é a fase duradoura e os esporófitos, a fase passageira. Nas pteridófitas ocorre o contrário: o gametófito é passageiro – morre após a produção de gametas e a ocorrência da fecundação – e o esporófito é duradouro, pois se mantém vivo após a produção de esporos.

Gimnospermas

 

As gimnospermas (do grego Gymnos: ‘nu’; e sperma: ‘semente’) são plantas terrestres que vivem, preferencialmente, em ambientes de clima frio ou temperado. Nesse grupo incluem-se plantas como pinheiros, as sequóias e os ciprestes.

As gimnospermas possuem raízes, caule e folhas. Possuem também ramos reprodutivos com folhas modificadas chamadas estróbilos. Em muitas gimnospermas, como os pinheiros e as sequóias, os estróbilos são bem desenvolvidos e conhecidos como cones – o que lhes confere a classificação no grupo das coníferas.

Há produção de sementes: elas se originam nos estróbilos femininos. No entanto, as gimnospermas não produzem frutos. Suas sementes são “nuas“, ou seja, não ficam encerradas em frutos.


Araucárias, tipo de conífera.

 

 

Reprodução das gimnospermas

Vamos usar o pinheiro-do-paraná (Araucária angustifólia) como modelo para explicar a reprodução das gimnospermas. Nessa planta os sexos são separados: a que possui estróbilos masculinos não possuem estróbilos femininos e vice-versa. Em outras gimnospermas, os dois tipos de estróbilos podem ocorrer numa mesma planta.


Cones ou estróbilos
O estróbilo masculino produz pequenos esporos chamados grãos de pólen. O estróbilo feminino produz estruturas denominadas óvulos. No interior de um óvulo maduro surge um grande esporo.

Quando um estróbilo masculino se abre e libera grande quantidade de grãos de pólen, esses grãos se espalham no ambiente e podem ser levados pelo vento até o estróbilo feminino. Então, um grão de pólen pode formar uma espécie de tubo, o tubo polínico, onde se origina o núcleo espermático, que é o gameta masculino. O tubo polínico cresce até alcançar o óvulo, no qual introduz o núcleo espermático.

No interior do óvulo, o grande esporo que ele abriga se desenvolve e forma uma estrutura que guarda a oosfera, o gameta feminino. Uma vez no interior do óvulo, o núcleo espermático fecunda a oosfera, formando o zigoto.

Este, por sua vez, se desenvolve, originando um embrião. À medida que o embrião se forma, o óvulo se transforma em semente, estrutura que contém e protege o embrião

 

 

Nos pinheiros, as sementes são chamadas pinhões. Uma vez formados os pinhões, o cone feminino passa a ser chamado pinha. Se espalhadas na natureza por algum agente disseminador, as sementes podem germinar. Ao germinar, cada semente origina uma nova planta.

A semente pode ser entendida como uma espécie de “fortaleza biológica”, que abriga e protege o embrião contra desidratação, calor, frio e ação de certos parasitas. Além disso, as sementes armazenam reservas nutritivas, que alimentam o embrião e garantem o seu desenvolvimento até que as primeiras folhas sejam formadas. A partir daí, a nova planta fabrica seu próprio alimento pela fotossíntese.

 

A pinha e a semente (pinhão) da Araucária

Angiospermas

 

Atualmente são conhecidas cerca de 350 mil espécies de plantas – desse total, mais de 250 mil são angiospermas.

A palavra angiosperma vem do grego angeios, que significa ‘bolsa’, e sperma, ‘semente’. Essas plantas representam o grupo mais variado em número de espécies entre os componentes do reino Plantae ou Metaphyta.

 

Flores e frutos: aquisições evolutivas

As angiospermas produzem raiz, caule, folha, flor, semente e fruto. Considerando essas estruturas, perceba que, em relação às gimnospermas, as angiospermas apresentam duas “novidades”: as flores e os frutos.

 

A flor e o fruto do maracujá

 

As flores podem ser vistosas tanto pelo colorido quanto pela forma; muitas vezes também exalam odor agradável e produzem um líquido açucarado – o néctar – que serve de alimento para as abelhas e outros animais. Há também flores que não têm peças coloridas, não são perfumadas e nem produzem néctar.

Coloridas e perfumadas ou não, é das flores que as angiospermas produzem sementes e frutos.

 

As partes da flor

Os órgãos de suporte – órgãos que sustentam a flor, tais como:

  • pedúnculo – liga a flor ao resto do ramo.
  • receptáculo – dilatação na zona terminal do pedúnculo, onde se inserem as restantes peças florais.

Órgãos de proteção

Órgãos que envolvem as peças reprodutoras propriamente ditas, protegendo-as e ajudando a atrair animais polinizadores. O conjunto dos órgãos de proteção designa-se perianto. Uma flor sem perianto diz-se nua.

  • cálice – conjunto de sépalas, as peças florais mais parecidas com folhas, pois geralmente são verdes. A sua função é proteger a flor quando em botão. A flor sem sépalas diz-se assépala. Se todo o perianto apresentar o mesmo aspecto (tépalas), e for semelhante a sépalas diz-se sepalóide. Neste caso diz-se que o perianto é indiferenciado.
  • corola – conjunto de pétalas, peças florais geralmente coloridas e perfumadas, com glândulas produtoras de néctar na sua base, para atrair animais. A flor sem pétalas diz-se apétala. Se todo o perianto for igual (tépalas), e for semelhante a pétalas diz-se petalóide. Também neste caso, o perianto se designa indiferenciado.
Órgãos de reprodução

folhas férteis modificadas, localizadas mais ao centro da flor e designadas esporófilos. As folhas férteis masculinas formam o anel mais externo e as folhas férteis femininas o interno.

  • androceu – parte masculina da flor, é o conjunto dos estames. Os estames são folhas modificadas, ou esporófilos, pois sustentam esporângios. São constituídas por um filete (corresponde ao pecíolo da folha) e pela antera (corresponde ao limbo da folha);
  • gineceu – parte feminina da flor, é o conjunto de carpelos. Cada carpelo, ou esporófilo feminino, é constituído por uma zona alargada oca inferior designada ovário, local que contém óvulos. Após a fecundação, as paredes do ovário formam o fruto. O carpelo prolonga-se por uma zona estreita, o estilete, e termina numa zona alargada que recebe os grãos de pólen, designada estigma. Geralmente o estigma é mais alto que as anteras, de modo a dificultar a autopolinização.

 

Os frutos contêm e protegem as sementes e auxiliam na dispersão na natureza. Muitas vezes eles são coloridos, suculentos e atraem animais diversos, que os utiliza como alimento. As sementes engolidas pelos animais costumam atravessar o tubo digestivo intactas e são eliminadas no ambiente com as fezes, em geral em locais distantes da planta-mãe, pelo vento, por exemplo. Isso favorece a espécie na conquista de novos territórios.

Os dois grandes grupos de angiospermas

 

As angiospermas foram subdivididas em duas classes: as monocotiledôneas e as dicotiledôneas.

São exemplos de angiospermas monocotiledôneas: capim, cana-de-açúcar, milho, arroz, trigo, aveias, cevada, bambu, centeio, lírio, alho, cebola, banana, bromélias e orquídeas.

São exemplos de angiospermas dicotiledôneas: feijão, amendoim, soja, ervilha, lentilha, grão-de-bico, pau-brasil, ipê, peroba, mogno, cerejeira, abacateiro, acerola, roseira, morango, pereira, macieira, algodoeiro, café, jenipapo, girassol e margarida.

 

Monocotiledôneas e dicotiledôneas: algumas diferenças

Entre as angiospermas, verificam-se dois tipos básicos de raízes: fasciculadas e pivotantes.

Raízes fasciculadas – Também chamadas raízes em cabeleira, elas formam numa planta um conjunto de raízes finas que têm origem num único ponto. Não se percebe nesse conjunto de raízes uma raiz nitidamente mais desenvolvida que as demais: todas elas têm mais ou menos o mesmo grau de desenvolvimento. As raízes fasciculadas ocorrem nas monocotiledôneas.

 

Raízes pivotantes – Também chamadas raízes axiais, elas formam na planta uma raiz principal, geralmente maior que as demais e que penetra verticalmente no solo; da raiz principal partem raízes laterais, que também se ramificam. As raízes pivotantes ocorrem nas dicotiledôneas.

Raiz fasciculada e pivotante, respectivamente.

 

 

Em geral, nas angiospermas verificam-se dois tipos básicos de folhas: paralelinérvea e reticulada.

Folhas paralelinérveas – São comuns nas angiospermas monocotiledôneas. As nervuras se apresentam mais ou menos paralelas entre si.
Folhas reticuladas – Costumam ocorrer nas angiospermas dicotiledôneas. As nervuras se ramificam, formando uma espécie de rede.

 

Existem outras diferenças entre monocotiledôneas e dicotiledôneas, mas vamos destacar apenas a responsável pela denominação dos dois grupos.

O embrião da semente de angiosperma contém uma estrutura chamada cotilédone. O cotilédone é uma folha modificada, associada a nutrição das células embrionárias que poderão gerar uma nova planta.

  • Sementes de monocotiledôneas. Nesse tipo de semente, como a do milho, existe um único cotilédone; daí o nome desse grupo de plantas ser monocotiledôneas (do grego mónos: ‘um’, ‘único’). As substâncias que nutrem o embrião ficam armazenadas numa região denominada endosperma. O cotilédone transfere nutrientes para as células embrionárias em desenvolvimento.
  • Sementes de dicotiledôneas. Nesse tipo de semente, como o feijão, existem dois cotilédones – o que justifica o nome do grupo, dicotiledôneas (do grego dís: ‘dois’). O endosperma geralmente não se desenvolve nas sementes de dicotiledôneas; os dois cotilédones, então armazenam as substâncias necessárias para o desenvolvimento do embrião.

 

Resumo: Monocotiledôneas vs Dicotiledôneas

MONOCOTILEDÔNEAS
DICOTILEDÔNEAS
raiz
fasciculada  (“cabeleira”)
pivotante ou axial (principal)
caule
em geral, sem crescimento em espessura (colmo, rizoma, bulbo)
em geral, com crescimento em espessura (tronco)
distribuição de vasos no caule
feixes líbero-lenhosos “espalhados”(distribuição atactostélica = irregular)
feixes líbero-lenhosos dispostos em círculo  (distribuição eustélica = regular)
folha
invaginante: bainha desenvolvida; uninérvia ou paralelinérvia.
peciolada: bainha reduzida; pecíolo;   nervuras reticuladas ou peninérvias.
Flor
trímera (3 elementos ou múltiplos)
dímera, tetrâmera ou pentâmera
embrião
um cotilédone
2 cotilédones
exemplos
bambu; cana-de-açúcar; grama; milho; arroz; cebola; gengibre; coco; palmeiras.
eucalipto; abacate; morango; maçã; pera; feijão; ervilha; mamona; jacarandá; batata.

 

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Reino dos Fungos

Reino dos Fungos

 

Você já ouviu falar em mofos ou bolores?

Eles são formados pelos fungos que, em certas condições, crescem em paredes, na roupas, nos sapatos, no pão, nas frutas, nas verduras.

Você sabe o que são micoses?

São as doenças também causadas por fungos. As frieiras dos dedos dos pés e a monilíase ou “sapinho” são exemplo de micoses que ocorrem em seres humanos. Mas eles também causam doenças em outros animais e nas plantas, por exemplo, incluindo espécies cultivadas.

E quanto aos champignons, que são cogumelos comestíveis muito apreciados em certos pratos? Você já os experimentou?

A área da ciência que estuda os fungos é a micologia (do grego mikes: ‘fungo’; logos: ‘estudo’).

Muita gente confunde fungo com as plantas. A ciência, no passado, também já os classificou assim. Porém, com o estudo das estruturas celulares, verificou-se que as células dos fungos são diferentes das células das plantas. A célula do fungo não possui clorofila, logo ela não tem a capacidade de fazer fotossíntese. As suas células têm paredes rígidas, mas que não são formadas por celulose, como acontece com as plantas. Nas células dos fungos existe quitina, uma substância também presente na casca de alguns animais, como os insetos.

Com características tão próprias, os fungos são classificados pela ciência em um reino específico.

Todos esses seres conhecidos como mofos, bolores, cogumelos ou leveduras, pertencem ao Reino dos fungos. Os fungos são seres vivos sem clorofila e podem ser unicelulares, as leveduras, utilizadas como fermento na fabricação de massas, ou pluricelulares, como os cogumelos.

Eles têm vida livre ou não, e são encontrados nos mais variados ambientes, sobretudo em lugares úmidos e ricos em matéria orgânica.

Os fungos pluricelulares geralmente apresentam hifas – filamentos que se entrelaçam formando uma rede denominada micélio.

 

As hifas, que formam a maioria dos fungos pluricelulares, crescem e vivem escondidas sob o solo, sob a casca do tronco de árvore ou sob a matéria orgânica, isto é, restos de seres vivos.

 

 

No cogumelo-de-chapéu, o micélio apresenta em seu “chapéu” muitas hifas férteis, produtoras de esporos – unidades relacionadas com a reprodução desses fungos.

 

 

A reprodução dos fungos

Os fungos apresentam reprodução assexuada e sexuada.

Os cogumelos-de-chapéu pertencem a um grupo de fungos chamado de basidiomicetos. Vamos considerar esse grupo para explicar de forma simplificada, como ocorre a reprodução dos fungos pluricelulares.

Como vimos, o micélio é formado por um emaranhado de filamentos denominados hifas. Nos fungos terrestres, o micélio se desenvolve sobretudo subterraneamente. Mas hifas férteis organizam, geralmente no meio aéreo, uma estrutura chamada de corpo de frutificação. Essa estrutura contém um “chapéu” portador de vários esporângios. Cada esporângio é um estrutura produtora de unidades de reprodução chamadas esporos.

Uma vez produzidos nos esporângios, os esporos são limitados no ambiente, podendo se espalhar pela ação do vento, por exemplo; ao encontrar condições favoráveis, num certo local, os esporos germinam e originam hifas que formarão um novo fungo. O número de corpos de frutificação emitidos por um cogumelo-de-chapéu é variável, conforme a espécie. O micélio de um único cogumelo Agaricus bisporus, comestível e conhecido como champignon, é capaz de emitir, em média, de 80 a 100 “chapéus” no meio aéreo.

 

Como os fungos obtêm alimento

Os fungos não possuem clorofila, são heterótrofos, portanto não são capazes de produzir o seu próprio alimento. Eles podem ser decompositores, parasitas ou viver associados a outros seres, conforme você verá a seguir.

Decompositores

Os fungos, ao se alimentares, retiram dos restos de plantas e animais a matéria orgânica que é aproveitada pelo seu organismo. Ao fazer isso, eles decompõem, ou seja, apodrecem a matéria orgânica. Um tomate apodrecido, por exemplo, vai ficando “oco” a medida que a sua matéria vai sendo decomposta pelos fungos.

Parasitas

Os fungos parasitas vivem à custa de outros seres vivos, provocam doenças em plantas e animais. Nas plantas, algumas das doenças mais conhecidas são a “ferrugem” do café, do feijão e do trigo o “carvão” da cana-de-açúcar; e a “murcha” do algodão.

Os agricultores usam fungicidas para eliminar os fungos das plantas. Atualmente, é comum selecionar para o plantio plantas geneticamente resistentes aos fungos.

Os fungos são capazes de penetrar na camada de celulose que protege as plantas. Alguns destroem a substância responsável pelo enrijecimento do tronco e do caule das plantas.

Micoses – As doenças provocadas por fungos são conhecidas como micoses. Entre as que podem acometer o ser humano, podemos citar o “sapinho”, comum na boca de bebês, e as frieiras nos pés. Há micoses que atacam órgãos internos, por exemplo, os pulmões, e podem provocar a morte do indivíduo.

Os fungos podem infectar a nossa pele e multiplicar-se causando as micoses. Para ocorrer essa multiplicação, são necessárias condições que favoreçam a ação dos fungos: a umidade e o calor, comuns nas virilhas, entre os dedos (principalmente os dos pés) e no couro cabeludo; dessas regiões os fungos podem espalhar-se por outras áreas do corpo.

 

Como evitar as micoses

  • Lavar-se com água e sabão, pois a higiene á a melhor maneira de prevenção.
  • Evitar calor e umidade em áreas de dobra de pele: enxugá-las bem após o banho; não ficar muito tempo com roupas de banho úmidas (maiô e calção, por exemplo).
  • Usar roupas leves e claras durante o verão.
  • Evitar o uso contínuo de tênis, calçados de borracha ou sapatos apertados.
  • Usar meias claras, limpas e bem secas.
  • Manter as unhas curtas e limpas.

Os fungos e o meio ambiente

Assim como as bactérias, os fungos desempenham o papel de decompositores na natureza. Como já vimos, os decompositores são fundamentais na manutenção do equilíbrio natural dos ecossistemas: eles decompõem os cadáveres e os resíduos de seres vivos (como fezes e urina), absorvendo somente uma parte para a sua nutrição. O restante dos sais minerais resultantes da decomposição fica no ambiente.

Desse modo, os decompositores colaboram na reciclagem de materiais no solo e na água e exercem um papel essencial nas cadeias e teias alimentares.

 

Associação de algas e fungos

Alguns fungos vivem associados à algas ou à cianobactérias. Essa associação, o mutualismo, é vantajosa para ambos e recebe o nome de líquen.


Líquen na rocha

 

Importância econômica dos fungos

Cerca de duzentos tipos de cogumelos são usados na alimentação humana. Algumas espécies são largamente cultivadas, como é o caso do basidiomiceto Agaricus campestris; ascomicetos como a Morchella esculenta, depois de secos, constituem finíssima iguaria.

 


Agaricus campestris

 


Produção de pão

As leveduras são fungos microscópicos, utilizados desde a Antiguidade na preparação de alimentos e bebidas fermentadas. O levedo Saccharomyces cerevisiae, empregado na fabricação de pão e de bebidas alcoólicas fermenta açúcares para obter energia, liberando gás carbônico e álcool etílico. Na produção do pão é o gás carbônico que interessa; as bolhas microscópicas desse gás, eliminadas pelo levedo na massa, contribuem para tornar o pão leve e macio.
Produção de bebidas alcoólicas

A produção dos diferentes tipos de bebida alcoólica varia de acordo com o substrato fermentado, com o tipo de levedura utilizada e com as diferentes técnicas de fabricação. Por exemplo, a fermentação da cevada produz cerveja, enquanto a fermentação da uva produz vinho. Depois da fermentação, certas bebidas passam por processos de destilação, o que aumenta sua concentração em álcool. Exemplos de bebidas destiladas são a aguardente, ou pinga, obtida a partir de fermentado de cana-de-açúcar, o uísque, obtido de fermentados de cereais como a cevada e o centeio, e o saquê, obtido a partir de fermentados de arroz.


Produção de queijos

Certos fungos são empregados na produção de queijos, sendo responsáveis por seu sabor característico. Os fungos Penicillium roqueforti e Penicillium camemberti, por exemplo, são utilizados na fabricação de queijos tipos roquefort e camembert respectivamente.


Penicillium roqueforti (visto em microscópio eletrônico, colorido artificialmente)


Queijo Roqueforti

 
Fungos e produção de substâncias de uso farmacêutico

Foi do ascomiceto Penicillium chrysogenum que se extraiu originalmente a penicilina, um dos primeiros antibióticos a ser empregado com sucesso no combate a infecções causadas por bactérias.

Certos fungos produzem toxinas poderosas, que vêm sendo objeto da pesquisa farmacêutica. Muitos fungos produzem substâncias denominadas ciclopeptídios, capazes de inibir a síntese de RNA mensageiro nas células animais. Basta a ingestão de um único corpo de frutificação (cogumelo) do basidiomiceto Amanita phalloides, por exemplo, para causar a morte de uma pessoa. Um fungo muito estudado do ponto de vista farmacêutico foi o ascomiceto Claviceps purpurea, popularmente conhecido como ergotina. Foi dele que se extraiu originalmente o ácido lisérgico, ou LSD, substância alucinógena que ficou famosa na década de 1970.

A ergotina cresce sobre grãos de cereal, principalmente centeio e trigo. Cereais contaminados por ergotina causaram, no passado, intoxicações em massa, com muitas mortes. Desde o século XVI as parteiras já conheciam uma propriedade farmacêutica da ergotina: se ingerida em pequenas quantidades, acelerava as contrações uterinas durante o parto.

 

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Reino dos Protistas

Reino dos Protistas

 

Os protistas são seres vivos unicelulares e eucariontes; portanto possuem núcleo individualizado, envolvido por membrana. Possuem também organelas membranosas diversas. Nesse grupo incluem-se os protozoários e as algas unicelulares.

 

Os Protozoários

Protozoário é uma palavra de origem grega que significa “animal primitivo”. Os protozoários receberam esse nome porque, no passado, alguns deles, ao serem estudados, foram confundidos com animais.

Os protozoários são seres heterótrofos. Podem viver isolados ou formar colônias, ter vida livre ou associar-se a outros organismos, e habitam os mais variados tipos de ambiente. Algumas espécies são parasitas de seres diversos, até mesmo do ser humano.

 

Tipos de locomoção dos protozoários

Existem várias espécies de protozoários, e elas podem ser classificadas em vários grupos. O critério mais utilizado pelos cientistas para essa classificação é o tipo de locomoção:

  • Sarcodíneos ou Rizópodes- são protozoários que se locomovem estendendo pseudópodes, expansões em sua célula que atuam como “falsos pés”. As amebas são um exemplo de sarcodíneo.


Imagem de uma ameba em microscópio eletrônico.

  • Flagelados – são os que “nadam” com auxílio de flagelos (longos filamentos que vibram e permitem a locomoção). Um exemplo de flagelado é a giardia.


Protozoários flagelados do gênero Leishmania causam a leishmaníase, doença que afeta 12 milhões de pessoas no mundo

  • Ciliados – são seres que utilizam cílios (pequenos filamentos ao longo do corpo) na locomoção, como o paramécio.


Ilustração (a esquerda) e microscopia eletrônica (a direita) de um paramécio.

  • Esporozoários- são protozoários que não possuem estruturas de locomoção. Eles são todos parasitas e causam doenças. Entre eles está o plasmódio, causador da malária.


Células vermelhas do sangue infectados com o Plasmodium falciparum, causador da malária (nas setas)

 

Para um organismo que não tem estruturas de locomoção para capturar alimento, o parasitismo é uma adaptação importante, pois lhe permite sobreviver retirando do ser parasitado os nutrientes de que necessita.

 

Reprodução dos protozoários

A maioria dos protozoários apresenta reprodução assexuada, principalmente por cissiparidade. Mas algumas espécies podem se reproduzir sexuadamente.

Observe, no esquema abaixo, a reprodução assexuada de um paramécio:

 

Um paramécio dividindo-se em dois, reprodução assexuada por cissiparidade.

 

Algas unicelulares

 

As algas são importantes para o equilíbrio ecológico dos ecossistemas aquáticos, pois são os principais produtores do alimento que nutre direta ou indiretamente os demais seres vivos aquáticos.

Além disso, as algas são os grandes fornecedores do gás oxigênio que abastece a vida aeróbia no planeta. Na atmosfera ou dissolvido na água, esse gás se origina principalmente da atividade fotossintetizante das algas, sobretudo das algas unicelulares marinhas.

Elas são responsáveis por 70% da fotossíntese realizada no planeta. A proliferação excessiva de algas vermelhas pirrófitas – também chamadas de dinoflagelados – provoca o fenômeno chamado maré vermelha, que ocorre naturalmente ou por lançamento de esgotos na água do mar. Essas algas liberam substâncias tóxicas que podem afetar os seres vivos que habitam a água e até mesmo os banhistas nas praias.


“Maré vermelha” provocada por Noctiluca sp.

 

Na água doce, se a reprodução for intensa e em reduzido tempo, as algas podem acabar se tornando um grande problema. Quando há despejo de produtos químicos de indústrias e esgotos não tratados, os resíduos adicionam à água uma quantidade exagerada de sais minerais, favorecendo a rápida multiplicação desses seres. As algas se reproduzem de tal forma na superfície da água que podem impedir a passagem de luz para as camadas mais profundas. Dessa forma, as algas que ali existem não podem fazer fotossíntese, e grande quantidade delas acaba morrendo, apodrecendo, acumulando no fundo e liberando substâncias tóxicas. A queda na quantidade de oxigênio dissolvido na água acaba também por matar animais como os peixes, cujos corpos ficam boiando na superfície.

Entre as algas unicelulares, destacaremos três grupos: o das euglenófitas, o das bacilariófitas e o das pirrófitas.

 

As euglenófitas

As euglenófitas também conhecidas como euglenas, são algas unicelulares que se locomovem por meio de um flagelo e vivem principalmente em água doce, mas também em água salgada.

A Euglena viridis é um exemplo desse grupo de algas, possui predominantemente o pigmento verde da clorofila. Ela se reproduz por cissiparidade e, quando sua reprodução é intensa, a água pode adquirir uma coloração esverdeada.


A Euglena viridis vista em microscópio óptico, os pontos verdes são os cloroplastos que podem ser vistos através da membrana que delimita a célula.

 

As bacilariófitas

As bacilariófitas vivem na água doce ou salgada. Em sua maioria, são representadas pelas diatomáceas, algas unicelulares dotadas de uma carapaça protetora formada de sílica e que geralmente se reproduzem por cissiparidade.

Os restos da parede celular das diatomáceas mortas podem se depositar no fundo do ambiente aquático e, com o tempo, formar uma material rico em sílica conhecido como diatomito. Esse material pode ter várias aplicações comerciais, como: confecção de certos cosméticos e pastas de dente; abrasivo fino para polimento de objetos de prata, por exemplo; fabricação de tijolos usados em construção civil.

 


Desenho ilustrativos das diferentes formas das diatomáceas.


Diatomitos

 

 

As pirrófitas

Também conhecidas como dinoflagelados, por serem dotadas de dois flagelos, as pirrófitas são algas unicelulares geralmente marinhas. Elas têm coloração esverdeada ou parda, na maioria das vezes, e reproduzem-se principalmente por cissiparidade; algumas têm a capacidade de emitir luz, fenômeno conhecido como bioluminescência.

A alga marinha luminescente Noctiluca sp responsável pela maré vermelha.

Doenças Causadas por Protozoários

 

Doenças causadas por protozoários parasitas envolvem, basicamente, dois locais de parasitismo: o sangue e o tubo digestório. No entanto, a pele, o coração, os órgãso do sistema genital e os sistema linfático também costituem locais em que os parasitas podem se instalar. Essas doenças envolvem, em seu ciclo, hospedeiros, isto é, organismos vivos em que os parasitas se desenvolvem.

Caso o agente parasitário utilize dois hospedeiros para completar o seu ciclo de vida, considera-se como hospedeiro definitivo aquele local no qual o parasita se reproduz assexuadamente. Hospedeiro intermediário é aquele no qual o parasita se reproduz assexuadamente.

Quase sempre o homem atua como hospedeiro definitivo; na malária, no entando, a reprodução sexuada dos parasitas ocorre nos pernilongos que são, então, considerados hospedeiros definitivos, sendo o homem o hospedeiro intermediário.

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Reino Monera

Reino Monera

Um mundo bem “diferente”

 

Na época em que viveu o pesquisador holandês Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723), o mundo microbiano estava sendo descoberto; era uma grande novidade para as pessoas em geral.

Veja o que Leeuwenhoek escreveu após observar microorganismos ao microscópio:

“Recebi em minha casa diversos cavalheiros ansiosos por observar as pequenas enguias do vinagre, mas alguns deles ficaram tão enojados com o espetáculo que juraram nunca mais usar vinagre. O que seria se essa gente soubesse que existe mais animais na boca humana, vivendo entre os dentes, do que seres humanos em todo o reino?”

 

Eles estão por toda a parte!

Em termos ecológicos, os animais e as plantas que vivem nas florestas tropicais e os que vivem no fundo dos oceanos ocupam extremos opostos da Terra; é como se habitassem dois “mundos” distintos. Em seus ambientes, muito diferentes entre si, não existe uma única espécie do planeta ou animal em comum.

Entretanto, toda a diversidade de vida existente nesses ambientes pode ser ofuscada, isto é, superada, pela diversidade de bactérias, organismos abundantes tanto em um quanto em outro ambiente e em todos os demais ecossistemas do planeta. No entanto, como com outros organismos só conhecemos uma ínfima parte da sua biodiversidade.

Considere 1 grama de solo comum – uma pitada que seguramos entre dois dedos – e coloque-o na palma da mão. Teremos um amontoado de pequenos grãos  de areia e de argila, por exemplo, misturados com matéria orgânica em decomposição e nutrientes livres. Além disso, teremos também cerca de 10 bilhões de bactérias.

Quando você ouve falar de bactérias o que você pensa?

É possível que você responda: “em doenças”, por muitas pessoas relacionarem as bactérias somente com doenças.

Porém, as bactérias desempenham um papel muito importante no equilíbrio das funções de nosso corpo e nos ecossistemas da Terra, e atuam, com os fungos, como seres decompositores nas cadeias e teias alimentares.

Moneras são todos os seres vivos unicelulares e procariontes, isto é, sem núcleo organizado, individualizado por membrana. Seu material genético encontra-se disperso no hialoplasma.

As bactérias, seres microscópios de composição muito simples, fazem parte do reino Monera. Além das bactérias, esse reino também é formado pelas cianobactérias, que no passado também eram conhecidas como algas azuis ou cianofícias.

Além da ausência do núcleo individualizado, a célula das moneras não apresentam organelas membranosas, como mitocôndrias e cloroplastos.

 


Esquema de uma célula bacteriana

 

Observe, no esquema acima, que as únicas organelas existentes no hialoplasma bacteriano são os ribossomos. Nessas estruturas ocorre a produção de proteínas.

 

Características dos moneras

Como vimos, as bactérias (do grego bakteria: ‘bastão’) são encontrados em todos os ecossistemas da Terra. Esses seres microscópios são geralmente menores do que 8 micrômetros ( 1µm = 0,001 mm).

A forma desses organismos podem variar. No esquema abaixo vemos as formas mais comuns encontradas nas bactérias.

 

Apesar de unicelulares, as bactérias também podem existir em grupos chamados colônias. As bactérias cocos, por exemplo, recebem os seguintes nomes de acordo com a forma como estão agrupadas:

 

Estafilococos- agrupam-se de modo parecido a um cacho de uvas.

Estreptococos - agrupam-se em fileira.

As cianobactérias também chegam a formar colônias e podem ser observadas sob a forma de uma massa escura gelatinosa.

 


Agrupamento de cianobactérias, imagem de microscópio eletrônico.

Onde são encontrados os moneras?

 

Os moneras são encontrados nos mais variados ambientes e em condições que se julgam desfavoráveis à manifestação de qualquer tipo de vida, como temperaturas muito altas.

As cianobactérias são encontradas em solos úmidos, recobrindo rochas e troncos de árvores, e na água doce ou salgada. Também podem ser encontradas vivendo no corpo de animais.

No nosso intestino, por exemplo, existem bactérias que produzem vitaminas do complexo B. O uso de antibióticos pode provocar a alteração nessa flora intestinal, causando diarréia. Este é mais um motivo por que esses medicamentos só devem ser usados com indicação médica.

 

De que se alimentam os moneras?

 

As bactérias podem ser autótrofas mas a maioria é heterótrofa, obtendo os nutrientes pela decomposição de matéria orgânica. Um exemplo de bactérias heterótrofas são as que se nutrem vivendo associadas a outros seres vivos, como as que digerem celulose no estômago de ruminantes, por exemplo o boi e o carneiro.

As cianobactérias são autótrofas, ou seja, elas fazem fotossíntese. Além da clorofila, que é um pigmento de cor verde, a cianobactéria pode conter pigmentos de outras cores em sua célula e, por isso apresentar diferentes colorações.

 

Bactérias e leguminosas

Algumas espécies, do gênero Rhizobium, são capazes de captar o nitrogênio do ar. Elas liberam no solo sais como nitratos, que são ricos em nitrogênio e podem ser absorvidos e aproveitados pelas plantas. O nitrogênio é um dos elementos componentes das proteínas.

Essas bactérias, formando nódulos, vivem nas raízes de plantas chamadas leguminosas, cujos frutos têm forma de vagem (exemplos: o feijão, a soja e a lentilha). Graças à presença dessas bactérias, as plantas leguminosas são ricas em proteína. Em contrapartida, uma fração da matéria orgânica produzida pelas leguminosas por meio da fotossíntese é assimilada por essas bactérias, que são heterótrofas. Estabele-se assim uma relação de benefícios mútuos entre as bactérias Rhizobium e as leguminosas. Esse tipo de interação, no qual ambos os parceiros se beneficiam, é denominado mutualismo.

Depois de colhidas as sementes das leguminosas, o agricultor pode enterrar as partes restantes das leguminosas, que funcionam como “adubo verde”. À medida que esse material enterrado vai se decompondo, sais nitrogenados vão sendo incorporados ao solo, tornando-o mais fértil.

Raízes de leguminosa com nódulos onde vivem bactérias do gênero Rhizobium.

 

Como se reproduzem os moneras?

As bactérias podem se reproduzir com grande rapidez, dando origem a um número muito grande de descendentes em apenas algumas horas. A maioria delas reproduz-se assexuadamente, por cissiparidade, também chamada divisão simples ou bipartição. Nesse caso, cada bactéria se divide em duas outras bactérias geneticamente iguais, supondo-se que não ocorram mutações, isto é, alterações em seu material genético.

 

 

Em algumas espécies de bactérias pode ocorrer recombinação de material genético. É o caso da conjugação, fenômeno descoberto quando duas variedades de bactéria Escherichia coli foram criadas juntas. Nesse processo, duas bactérias geneticamente diferentes se unem por meio de pontes citoplasmáticas. Uma delas, a bactéria doadora, injeta parte de seu material genético na outra, a bactéria receptora. Então, as duas bactérias separam-se e, no interior da bactéria receptora, ocorrem recombinações gênicas. Em seguida, essa bactéria reproduz-se assexuadamente por cissiparidade dando origem a novas bactérias, portadoras de material genético recombinado. A conjugação possibilita o aumento de variabilidade genética da população bacteriana, o que contribui para a sua adaptação a determinado ambiente.

 


Esquema mostrado a reprodução assexual, por bipartição, e a recombinação na reprodução sexual.

 

 


Bactérias em conjugação vistas ao microscópio eletrônico.

Bactérias patogênicas

As bactérias patogênicas são aquelas que causam doenças, como a tuberculose e a lepra, além de outras que você estudará a seguir.

Os antibióticos são medicamentos utilizados no combate às doenças causadas por bactérias; porém, o seu uso não deve ser indiscriminado, isto é, sem receita médica ou por períodos de tempo incorreto. Isso acaba por selecionar e favorecer linhagens de bactérias resistentes, dificultando a cura de várias infecções.

A seguir, as principais doenças causadas por bactérias ao ser humano:

 

Tuberculose

Hanseníase

Cólera

Tétano

Meningite

Difteria

Leptospirose

Coqueluche

Sífilis

Gonorréia

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