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UNIDADE 3. Energia no dia a dia

Imagem: Ilustração complementar das páginas 76 e 77. Vista de uma casa em corte com luzes acesas nos cômodos. Cozinha com uma mulher de cabelo longo loiro, vestindo camiseta e calça azul, sentada em frente a uma bancada. Sala com homem de cabelo curto preto, vestindo camiseta branca, e mulher de cabelo preso castanho, vestindo camiseta rosa e calça azul, sentados vendo televisão. Quarto com menino de cabelo curto preto, vestindo camiseta azul e calça bege, usando computador. Menino de cabelo curto castanho, vestindo camiseta e calça azul, sentado em um quintal brincando. À frente da casa, homem de cabelo curto preto, vestindo camiseta azul e bermuda branca, andando na calçada. Fim da imagem.

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Boxe complementar:

Primeiros contatos

  1. De que os aparelhos e as máquinas que aparecem na imagem precisam para funcionar?
  1. Você sabe como as pessoas obtêm energia?

Fim do complemento.

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DESAFIO À VISTA!

Capítulos 8 e 9

Nestes capítulos, você vai identificar fontes de energia e analisar a importância da água na produção de energia elétrica.

De onde vem a energia para fazer o computador funcionar?

CAPÍTULO 8. Energia

Diariamente, usamos aparelhos e máquinas para realizar tarefas domésticas, para nos divertir, para nos comunicar, entre outras atividades.

  1. Faça uma lista das atividades que você realiza desde a hora em que acorda até chegar à escola.
Imagem: Ilustração. Menino de cabelo curto castanho, deitado dormindo em uma cama com coberta branca com listras laranjas. Ao lado, um alarme tocando “trimmm”. Ao lado, ilustração do mesmo menino tomando banho em um box com ducha. Fim da imagem.
  1. Sublinhe em sua lista as atividades que necessitam de energia elétrica para ser realizadas.
  1. Quais aparelhos elétricos são usados nas atividades que você sublinhou?

    Os aparelhos elétricos, além de auxiliar nas tarefas do dia a dia, tornando a vida mais confortável, proporcionam o lazer.

    Tomar banho quente, iluminar os ambientes de uma moradia, cozinhar, assistir a um filme, passar roupas e enviar mensagens pela internet são exemplos de atividades realizadas com o auxílio de aparelhos elétricos.

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Observe as imagens e leia as legendas.

Imagem: Fotografia. Aquecedor preto com ferros acesos em tom de laranja. Fim da imagem.

LEGENDA: Aquecedor de ambientes: transforma energia elétrica em energia térmica. FIM DA LEGENDA.

Imagem: Fotografia. Televisão com fotografia de árvores com flores amarelas. Fim da imagem.

LEGENDA: Televisão: transforma energia elétrica em energia luminosa e sonora. FIM DA LEGENDA.

Imagem: Fotografia. Luz acesa amarela. Fim da imagem.

LEGENDA: Lâmpada: transforma energia elétrica em energia luminosa. FIM DA LEGENDA.

Imagem: Fotografia. Ventilador com quatro pás e uma grade protetora. Fim da imagem.

LEGENDA: Ventilador: transforma energia elétrica em energia de movimento. FIM DA LEGENDA.

  1. Pesquise em revistas ou na internet imagens de diferentes máquinas ou aparelhos, de acordo com o que eles produzem durante seu funcionamento, e cole-as em seu caderno.
    1. Máquinas ou aparelhos que produzem aquecimento.
    1. Máquinas ou aparelhos que produzem movimento.
    1. Máquinas ou aparelhos que produzem som e/ou luz.

Boxe complementar:

Fique por dentro

ABCDEnergia

Disponível em: http://fdnc.io/f9A. Acesso em: 24 mar. 2021.

Esse site contém diversas informações em tópicos sobre energia, incluindo conceito, formas e fontes de energia, matriz e eficiência energéticas.

Fim do complemento.

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As atividades realizadas pelos seres vivos e o funcionamento de aparelhos elétricos e de máquinas podem produzir movimento, aquecimento, luz e som. Essas ações estão relacionadas à energia.

A energia está presente em tudo o que fazemos e no que está ao nosso redor. Ela pode ter várias formas, que estão relacionadas ao efeito que produz.

A energia também pode se transformar, isto é, passar de uma forma para outra. Por exemplo: os motores do carro transformam a energia química do combustível em energia de movimento, a torradeira transforma a energia elétrica em energia térmica e a televisão transforma energia elétrica em energia sonora e luminosa.

Veja como são chamadas algumas formas de energia e seus efeitos.

Energia sonora

É a forma de energia que é produzida quando objetos ou estruturas vibram, por exemplo: quando se bate em uma porta, quando se fala ou quando se toca um instrumento.

Imagem: Ilustração. Menino de cabelo médio castanho, vestindo camiseta branca e colete laranja, e calça azul. Está segurando um microfone ligado a uma caixa de som. Fim da imagem.

Energia cinética

É a energia relacionada ao movimento. Todo corpo em movimento tem energia cinética, por exemplo: uma pessoa correndo ou um carro em movimento.

Imagem: Ilustração. Menino de cabelo curto castanho, vestindo camiseta branca e verde, e calça verde, correndo. Fim da imagem.

Energia luminosa

É a energia da luz, a energia que vem do Sol e de outras fontes, como uma lâmpada.

Imagem: Ilustração. Lâmpada acesa com fonte luminosa em espiral. Fim da imagem.

Energia elétrica

É o tipo de energia que faz certos aparelhos funcionarem, como televisores, computadores, chuveiros, geladeiras, entre outros.

Imagem: Ilustração. Televisão ligada a uma tomada. Fim da imagem.

Energia térmica

É a energia transferida de um corpo para outro e que aumenta sua temperatura. A passagem de energia térmica de um corpo a outro é chamada calor.

Imagem: Ilustração. Forno a lenha com um homem de chapéu branco, vestindo camiseta branca e avental azul. Está segurando uma espátula grande com uma pizza na ponta. Fim da imagem.

Energia química

A gasolina, o carvão, a madeira e os alimentos têm energia química armazenada. Esse tipo de energia pode ser transformado em energia térmica e luminosa no processo de combustão.

Imagem: Ilustração. Prato com frutas diversas dispostas, cacho de uva, penca de banana, maçãs, mamão, pera e melancia. Fim da imagem.

LEGENDA: Representação esquemática das formas de energia. (Imagens sem escala; cores fantasia.) FIM DA LEGENDA.

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Fontes de energia

O Sol é a principal fonte de energia para todos os seres vivos.

Imagem: Ilustração. Plantação de frutas e legumes sobre um campo. Nas plantas, a energia luminosa, produzida pelo Sol, é transformada em energia química do alimento por meio da fotossíntese. Seta indica menino de cabelo curto, vestindo camiseta amarela, sentado em uma cadeira e comendo uma maçã. Os animais obtêm energia química armazenada nos alimentos. Seta indica mesmo menino correndo em uma pista enquanto observa o sol. No corpo dos animais, a energia química é transformada em energia cinética, energia térmica, energia sonora etc. Fim da imagem.

O fogo, obtido pela queima de madeira, palha e outros materiais, foi uma das primeiras fontes de energia utilizada por nossos ancestrais. Eles usavam o fogo para se aquecer, iluminar o ambiente, espantar animais selvagens, entre outras atividades.

Com o passar do tempo, o ser humano desenvolveu maneiras de aproveitar outras fontes de energia para realizar tarefas e facilitar o trabalho, como a tração animal para transportar cargas, a correnteza dos rios para movimentar moinhos e a energia do vento para movimentar os barcos.

Há pouco mais de 150 anos, os seres humanos desenvolveram máquinas capazes de usar a energia elétrica em seu funcionamento. Atualmente, são empregadas diversas fontes de energia para fazer funcionar os vários aparelhos e máquinas usados no cotidiano das pessoas.

Imagem: Fotografia. Lâmpada antiga arredondada ligado a uma estrutura cilíndrica grande. Fim da imagem.

LEGENDA: A lâmpada incandescente, inventada em 1879, foi um dos primeiros aparelhos criados que usavam energia elétrica. FIM DA LEGENDA.

Imagem: Fotografia em preto e branco. Charrete puxada por dois cavalos com sacos fechados formando pilha grande. Acima das pilhas, um homem com as rédeas. Fim da imagem.

LEGENDA: Antigamente, os transportes eram movidos por tração animal. Na imagem, cavalos puxam carroça carregada com sacos de trigo, em 1910. FIM DA LEGENDA.

Imagem: Fotografia. Menina de cabelo cacheado longo castanho e fone tampando as orelhas, está segurando um lápis em cadernos. À frente, um computador aberto. Fim da imagem.

LEGENDA: A energia elétrica possibilitou a invenção de equipamentos como o computador. FIM DA LEGENDA.

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Fontes renováveis de energia

A energia do movimento da água (hidráulica) e a energia do vento (eólica) podem ser utilizadas para gerar energia elétrica. A energia solar pode ser aproveitada para o aquecimento da água e ser empregada na produção de energia elétrica. A cana-de-açúcar ou a mamona, por exemplo, podem ser utilizadas para produzir os biocombustíveis.

Essas fontes de energia, se usadas corretamente, são exemplos de fontes renováveis, porque existem em abundância na natureza e não se esgotam com o uso. É o caso das plantas que dão origem aos biocombustíveis, que podem ser cultivadas e, se usadas de maneira adequada, não se esgotam.

Observação: Você já estudou, no 4º ano, o papel do Sol como fonte primária de energia. Relembre esse estudo e converse com os colegas. Fim da observação.

Imagem: Fotografia. Barragem de rio largo com cidade nas margens do rio. Fim da imagem.

LEGENDA: O movimento da água pode ser aproveitado para gerar energia elétrica. Usina Hidrelétrica de Piraju, em Piraju, SP, 2019. FIM DA LEGENDA.

Imagem: Fotografia. Campo desértico com muitos aerogeradores em formato de cata-vento. Fim da imagem.

LEGENDA: O vento movimenta as hélices dos aerogeradores, que transformam a energia cinética em energia elétrica. Parque Eólico Rei dos Ventos, em Galinhos, RN, 2020. FIM DA LEGENDA.

Imagem: Fotografia. Vista aérea de casas baixas iguais em longas fileiras lado a lado em cidade. Sobre o telhado há placas de coleta de luz solar.  Fim da imagem.

LEGENDA: As placas instaladas nos telhados das moradias captam o calor do Sol e o transferem para a água. A água aquecida é utilizada principalmente para o banho. Poconé, MT, 2018. FIM DA LEGENDA.

Imagem: Fotografia. Vista aérea de indústria com fumaça saindo de chaminés. Indústria possui longas estruturas retangulares com vegetação extensa nos arredores. Fim da imagem.

LEGENDA: O etanol é um biocombustível produzido da cana-de-açúcar. Usina de açúcar e etanol combustível, em Quirinópolis, GO, 2020. FIM DA LEGENDA.

Imagem: Ícone: Atividade oral. Fim da imagem.

  1. Explique por que a luz do Sol e o vento são considerados fontes renováveis de energia.

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Fontes não renováveis de energia

Outras fontes de energia muito utilizadas são os combustíveis fósseis, como o carvão mineral, o petróleo e o gás natural. Esses combustíveis se originaram da decomposição de restos de seres vivos que existiram há milhares de anos.

Essas fontes de energia existem em quantidades limitadas e levam milhares de anos para se formar. Elas têm sido usadas intensamente e correm o risco de se esgotar. Como o consumo dessas fontes é mais rápido que o tempo necessário para sua formação, elas são chamadas fontes não renováveis de energia.

Imagem: Ilustração. Estrutura de indústria com torre longa ligando um cano abaixo da terra passando por longas camadas da terra até chegar na mina de petróleo. Fim da imagem.

LEGENDA: Representação esquemática de perfil de solo e da extração do petróleo, que se encontra abaixo de diversas camadas de rochas. (Imagem sem escala; cores fantasia.) FIM DA LEGENDA.

Imagem: Fotografia. Vista superior de indústria com torres e tanques. Fim da imagem.

LEGENDA: O carvão e o gás natural podem ser utilizados nas usinas termoelétricas. Por meio da combustão desses materiais, é liberada energia térmica, que pode ser utilizada para gerar energia elétrica. Na imagem, usina termoelétrica Companhia Energética de Petrolina, PE, 2019. FIM DA LEGENDA.

Imagem: Fotografia. Destaque de um carro sendo abastecido por bombas de combustível. Fim da imagem.

LEGENDA: O petróleo origina derivados, como a gasolina e o diesel, usados para movimentar automóveis. Na imagem, carro sendo abastecido com gasolina em posto de combustível em Barra do Garças, MT, 2018. FIM DA LEGENDA.

  1. Explique por que o etanol é uma fonte renovável de energia e a gasolina é uma fonte não renovável.
  1. Qual forma de energia está presente no etanol e na gasolina? Em qual forma de energia ela pode ser transformada?

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  1. Observe as imagens e responda.
Imagem: Fotografia. A: Fogão a lenha com panelas na parte superior. Na parte inferior há troncos de madeira pegando fogo. Fim da imagem.
Imagem: Fotografia. B: Fogão a gás com panelas sobre as bocas de chamas acesas. Fim da imagem.
  1. Identifique a forma de energia que o fogão a lenha e o fogão a gás utilizam para funcionar.
  1. Qual fogão utiliza uma fonte renovável de energia?
  1. Os esquemas a seguir representam transformações de formas de energia. Identifique, em cada item, qual foi a forma de energia utilizada e em qual forma de energia ela foi transformada.
Imagem: Ilustração. B: Menina de cabelo longo castanho, vestindo camisa roxa, sentada em frente a uma mesa com um prato de comida. Ao lado, a mesma menina joga bola de futebol em um gramado. B: Fogueira acesa com troncos de madeira na base. Fim da imagem.
  1. Escreva as frases em seu caderno e complete-as com as palavras do quadro abaixo.

    química - vento - térmica - cinética - luminosa

  1. As usinas eólicas utilizam a energia do _____.
  1. A lâmpada transforma energia elétrica em energia _____.
  1. O liquidificador transforma energia elétrica em energia _____.
  1. O chuveiro elétrico transforma energia elétrica em energia _____.
  1. O automóvel transforma a energia _____ da gasolina em movimento.

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CAPÍTULO 9. De onde vem a energia elétrica?

Acabou a luz!

Todos estavam muito empolgados, pois era a final da Liga das Nações de Vôlei Feminino. E, o que é melhor, com jogo do Brasil!

As atletas entram em quadra e começam o aquecimento. Movimentam o corpo para lá e para cá, alongam braços e pernas, todas se esticando. Uma delas dá alguns saques e outra recebe com manchetes. Um grupo treina uns “peixinhos”, outro treina cortadas.

Na sala, a família, na maior expectativa, aguarda em frente à TV. Pipocas prontas. De repente, a TV apagou.

— O que aconteceu?! — gritaram.

— Acabou a energia! — Laura logo falou.

— Ah, não acredito! E as atletas lá, com a maior energia — respondeu Toninho.

É, mas sem energia elétrica não tem TV...

O jeito foi todo mundo assistir ao jogo no celular do vovô!

E adivinha quem ganhou o jogo?

Texto elaborado pelos autores para fins didáticos.

Imagem: Ilustração. Homem de boina verde e cabelo curto, vestindo camiseta branca. Ao lado, um menino de cabelo curto castanho, vestindo camiseta branca, e menina de cabelo longo castanho. Estão observando um celular ligado. Fim da imagem.
  1. Você já pensou de que maneira a energia elétrica chega à sua moradia? Escreva sua hipótese sobre o assunto.
  1. Por que será que acabou a energia nessa moradia?
  1. As crianças conseguiram usar o celular do vovô para ver o jogo. Como isso foi possível?

    Imagem: Ícone: Atividade oral. Fim da imagem.

  1. Como seria seu dia se a falta de energia durasse o dia todo? Converse com os colegas sobre isso.

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Usinas hidrelétricas

A energia elétrica pode ser produzida a partir da transformação da energia do movimento da água ou dos ventos, da luz solar e da queima de combustíveis como o gás natural e o óleo. As usinas elétricas são os locais em que ocorrem essas transformações que resultam na produção de energia elétrica.

No Brasil, a maior parte da energia elétrica é produzida em usinas hidrelétricas.

Imagem: Fotografia. Vista aérea de represa em barragem de hidrelétrica. Ao lado há uma cidade Às margens. Fim da imagem.

LEGENDA: A usina hidrelétrica Itaipu Binacional é a maior do Brasil, em Foz do Iguaçu, PR, 2017. FIM DA LEGENDA.

Veja, no esquema a seguir, o funcionamento de uma usina hidrelétrica e o percurso da energia elétrica até chegar às moradias.

Imagem: Ilustração complementar das páginas 86 e 87. Vista aérea de hidrelétrica com barragem formando uma represa, nos arredores há vegetação. Acima, há destaque de ilustração da barragem com gerador e turbina. Ao lado, há transformador que transpassa a energia para torres de transmissão para cidade. Ao redor, pontos explicam o processo: 1 - A água de rios é represada com barragens de concreto. O nível da represa pode aumentar ou diminuir, dependendo da intensidade de chuvas no local; 2 - Tubulações feitas na barragem direcionam a água até as turbinas. O movimento da água faz as pás das turbinas girarem; 3 - O gerador converte a energia do movimento das turbinas em energia elétrica; 4 - Para ser enviada a grandes distâncias, a energia elétrica passa primeiro por um transformador, que aumenta a tensão elétrica, popularmente chamada de voltagem. Tensão elétrica é a força que empurra a corrente elétrica através de um fio condutor; 5 - A energia elétrica é, então, transportada por cabos, que podem ser enterrados no solo ou suspensos em torres de alta-tensão; 6 - A energia elétrica passa por outro transformador quando chega aos municípios. Dessa vez, ele reduz a tensão elétrica a um nível adequado para as máquinas e os aparelhos funcionarem; 7 - Fios condutores fazem a conexão entre os transformadores e as moradias, as escolas, as fábricas, os estabelecimentos comerciais etc., permitindo o uso da energia elétrica. Fim da imagem.

LEGENDA: Representação esquemática do funcionamento de uma usina hidrelétrica e da distribuição de energia elétrica para um município. (Imagem sem escala; cores fantasia.) FIM DA LEGENDA.

Fonte: TSUCHIYA, A. Força das águas: como funciona uma usina hidrelétrica? ANEEL, 14 jan. 2016. Disponível em: http://fdnc.io/f9E. Acesso em: 25 mar. 2021.

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  1. O que pode acontecer se o nível da água de uma represa baixar muito e a água que desce pelas tubulações for insuficiente para movimentar as turbinas?
  1. No lugar onde você mora, costuma haver falta de energia ou apagões? Se sim, quando ocorrem, qual é a justificativa dada pelas empresas que trabalham na geração e na distribuição de energia elétrica?
  1. No estado em que você mora, há alguma usina hidrelétrica? Se sim, descreva como é o local em que ela se encontra.

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Boxe complementar:

Quero saber!

Como surgiram as pilhas?

Alessandro Volta foi um cientista italiano que viveu entre 1745 e 1827. Ele já havia observado que, se alguns metais fossem colocados juntos em uma mistura de água e sal de enxofre, produziriam energia elétrica.

Com base nessas observações, ele empilhou alternadamente discos de cobre e de zinco, separando-os por pedaços de tecido embebidos em água e sal de enxofre.

Ao ligar um fio condutor às extremidades da pilha de discos, em contato com os discos de zinco e de cobre, Volta obteve energia elétrica. Essa invenção ficou conhecida como a “pilha de Volta”, e seu mecanismo de funcionamento serviu de base para o desenvolvimento das pilhas e das baterias usadas atualmente.

Imagem: Ilustração. Estrutura de madeira com suporte para diversos discos repetidos, sempre seguindo a sequência: cobre, tecido e zinco. Fim da imagem.

LEGENDA: Representação esquemática da pilha criada por Alessandro Volta, no início dos anos 1800. (Imagem sem escala; cores fantasia.) FIM DA LEGENDA.

Fim do complemento.

Pilhas: fontes portáteis de energia

As pilhas atuais funcionam como a pilha de Volta. Mas, em vez de sobrepor um metal ao outro, coloca-se um metal em volta de outra substância. A parte externa da pilha é de zinco e é coberta por papel e metal. No meio, há um bastão de grafite e, entre ele e a camada de zinco, há uma pasta química.

Após algum período de uso, as substâncias que compõem a pilha se modificam, ocorrendo a redução de tensão elétrica. É o que acontece quando a pilha fica descarregada.

Se os aparelhos elétricos ficarem sem uso por muito tempo, recomenda-se retirar as pilhas, pois a pasta química que as compõe pode vazar. Além de tóxica, essa substância pode danificar o aparelho, corroendo suas partes metálicas.

Imagem: Ilustração. Pilha em corte com bastão de grafite no centro com pasta química nos arredores. Seguido por zinco, papel e capa de metal. Fim da imagem.

LEGENDA: Representação esquemática de uma pilha em corte. (Imagem sem escala; cores fantasia.) FIM DA LEGENDA.

O que fazer com as pilhas usadas?

As substâncias que compõem a pilha podem contaminar o ambiente, poluindo o solo e os rios, se descartadas com o lixo comum. Em muitos locais, há postos de coleta de pilhas e de baterias. De lá, elas são encaminhadas para espaços onde o descarte é feito de maneira adequada.

Imagem: Fotografia. Lixeira de descarte indicando “pilhas e baterias”. Destaque de uma mão jogando pilhas. Fim da imagem.

LEGENDA: Cesto de descarte de pilhas e baterias. FIM DA LEGENDA.

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Atividade prática

Como podemos construir um carrinho de brinquedo que se movimenta?

Para construir algo, é necessário pensar nos materiais mais adequados e em como eles podem ser usados na construção de um produto, como o carrinho de brinquedo sugerido nesta atividade.

Vamos testar algumas propriedades de materiais que encontramos ao nosso redor e utilizar o que aprendemos sobre energia para construir um protótipo.

Imagem: Ícone: Atividade em grupo. Fim da imagem.

Organizem-se em grupos para a realização da atividade.

  1. O que você sabe sobre as características dos objetos?
  1. O que você sabe sobre a energia que produz movimento?
  1. O que você desejaria saber sobre o assunto?

Observação: Utilizando uma caixa de fósforos como um carrinho, pensem em algumas formas de movimentá-lo. O magnetismo pode ser uma dessas formas. Utilizando os materiais listados abaixo, façam alguns testes! Fim da observação.

Do que vocês vão precisar

Imagem: Ilustração. Produtos diversos. Papel com linhas, clipes, duas fitas, moeda de 10 centavos, caixa de fósforo vazia e um copo de plástico. Fim da imagem.

LEGENDA: Material utilizado na atividade. (Imagem sem escala; cores fantasia.) FIM DA LEGENDA.

Como fazer

  1. Distribuam os objetos sobre uma mesa.
  1. Segurem um dos ímãs e aproximem-no de cada objeto para verificar se ele os atrai.

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  1. Encostem a moeda no ímã; depois, aproximem-na de outros objetos. Registrem o que observaram.
  1. Usando os ímãs e os materiais metálicos, tentem deslocar as caixas de fósforo de um lado para outro da mesa sem encostar nelas. Vocês conseguiram mover as caixas de fósforo? Expliquem.

    Para selecionar os materiais que podem ser empregados na confecção do carrinho, vamos identificar as características de alguns materiais usados no dia a dia e verificar a possibilidade de utilizá-los no protótipo.

  1. Façam uma lista de materiais que poderiam ser utilizados no protótipo.
  1. Dos materiais listados, pensem nas principais características daqueles que vocês consideram utilizar em seu protótipo. Façam um quadro como o modelo abaixo. Se necessário, pesquisem as características dos materiais na internet.

    Tabela: equivalente textual a seguir.

Lista de materiais

Características dos materiais

Garrafa plástica

Resistente, pode ser recortada, suas partes podem ser unidas com fita adesiva etc.

Imagem: Ícone: Atividade oral. Fim da imagem.

  1. Vamos planejar como será o carrinho? Conversem sobre o protótipo que vão construir, suas partes e o material que pretendem utilizar.

    Imagem: Ícone: Desenho. Fim da imagem.

  1. Desenhem o protótipo idealizado e, por meio de legendas, indiquem o que pretendem fazer.
  1. Construam o protótipo e apresentem-no para os outros grupos.
  1. Reflita sobre as questões a seguir e registre as respostas.
    1. Qual foi o motivo da escolha dos materiais usados no protótipo?
    1. O que você aprendeu sobre magnetismo ao construir o protótipo?
    1. Você considera que foi criativo na construção do protótipo? Explique.

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LIGANDO OS PONTOS

Capítulos 8 e 9

  1. Estes aparelhos transformam a energia elétrica em quais formas de energia?
Imagem: Fotografia. A: Ferro de passar roupa branco e roxo com suporte para entrada de água.  Fim da imagem.

LEGENDA: Ferro de passar roupa. FIM DA LEGENDA.

Imagem: Fotografia. B: Ventilador com quatro hélices arredondadas e uma grade de proteção nos arredores. Fim da imagem.

LEGENDA: Ventilador. FIM DA LEGENDA.

  1. O Sol é a principal fonte de energia para os seres vivos. Por quê?
  1. A energia solar pode ser usada para a produção de energia elétrica por meio de painéis solares. Pesquise na internet, ou em outras fontes, vantagens e desvantagens do uso da energia solar. Escreva-as resumidamente.
  1. O que as baterias e as pilhas fornecem? Qual é a grande vantagem de seu uso?
    • O que devemos fazer com as pilhas após seu uso? Por quê?
    1. Observe o esquema abaixo. Os números indicam as etapas de produção e transmissão da energia elétrica até chegar ao computador em uma moradia. Explique cada etapa.
Imagem: Ilustração. 1: uma barragem de hidrelétrica. 2: seta destaca uma turbina no interior. 3: transformador ligado a torres com fios. 4: Segundo transformador ligado a postes om liberação de energia. 5: ligação dos fios com casas com destaque a um computador ligado. Fim da imagem.

LEGENDA: Representação esquemática da produção e da transmissão de energia elétrica. (Imagens sem escala; cores fantasia.) FIM DA LEGENDA.

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DESAFIO À VISTA!

Capítulo 10

Nestes capítulos, você vai analisar formas conscientes de utilizar a energia elétrica no dia a dia.

Como consumir energia elétrica de forma equilibrada?

CAPÍTULO 10. O consumo de energia elétrica

Observe a imagem de uma conta de luz.

Imagem: Ilustração. Conta de energia com destaque para vencimento “03/03/2021”. Ao lado, total a pagar “R$ 91,32”. Abaixo, discriminação: “0605 – Consumo uso sistema [KWh]- TUSD – Jan/21, quantidade faturada 135,00, unidade med. kWh, tarifa com tributos R$ 0,32666667, valor total da operação R$ 44,10, base cálculo ICMS R$ 44,10”; “0601 – Consumo – TE – JAN/21, quantidade faturada 135,00, unidade med. kWh, tarifa com tributos R$ 0,31481482, valor total da operação R$ 42,50, base cálculo ICMS R$ 42,50”. Abaixo, histórico de consumo. 2021. Jan: 135 kWh, 30 dias. 2020. Dez: 161 kWh, 32 dias. Nov: 154 kWh, 30 dias. Out: 190 kWh, 30 dias. Set: 248 kWh, 33 dias. Ago: 172 kWh, 30 dias. Jul: 185 kWh, 31 dias. Jun: 177 kWh, 30 dias. Mai: 158 kWh, 29 dias. Abr: 182 kWh, 32 dias. Mar: 144 kWh, 29 dias. Fev: 153 kWh, 30 dias. Jan: 168 kWh, 31 dias. Equipamentos de medição / datas de leituras. Nº: 30673138. Energia: Ativa. Leitura 28/01/2021: 13865. Leitura 29/12/2020: 13730. Fator multipl: 1,00. Consumo Taxa [kWh]: 135. Leitura Próxima Mês: 25/02/2021. Fim da imagem.

LEGENDA: Conta de luz do município de Piratininga, SP. O consumo de energia elétrica é indicado em kWh (quilowatt-hora), que significa a quantidade de energia produzida (quilowatt) em uma hora. FIM DA LEGENDA.

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  1. Com base na conta de luz, responda.
    1. Quais são as informações importantes destacadas na imagem?
    1. Observe a “Discriminação da operação”. As pessoas pagam apenas pela energia consumida? Justifique.
  1. Peça a um adulto de sua convivência a cópia de uma conta de luz. Não precisa ser de uma conta atual. Encontre as informações solicitadas a seguir e registre-as em seu caderno.
    1. Essa conta corresponde a que mês e a que ano? Qual foi o consumo de energia no mês?
    1. Observe o histórico de consumo. Em qual mês o consumo de energia elétrica foi mais alto? Em qual mês foi mais baixo?
    1. Você percebeu alguma diferença de consumo de energia entre os meses de janeiro e junho? Comente.
    1. Verifique se em sua conta de luz aparece a bandeira tarifária. Pesquise o que representam suas cores.
    1. No verso da conta de luz há algumas informações. Em sua opinião, quais informações seriam importantes em relação aos cuidados que as pessoas devem ter no contato com a energia elétrica nas ruas e nas moradias?
  1. Que atitudes podem ser adotadas em cada um dos cômodos de uma moradia citados abaixo para reduzir o consumo de energia elétrica?

    Sala - Cozinha - Quarto - Banheiro

Boxe complementar:

Fique por dentro

A eletricidade

C. Vance Cast. 2ª ed. Barueri: Callis, 2004.

Esse livro explica muitos fatos sobre a eletricidade: de onde ela vem, como é produzida, como flui pelos cabos, entre outras curiosidades.

Fim do complemento.

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Atividade prática

Fazendo a lâmpada acender

Você já pensou no caminho que a energia elétrica percorre até acender uma lâmpada?

Imagem: Ícone: Atividade em grupo. Fim da imagem.

Organizem-se em grupos para realizar a atividade.

Do que vocês vão precisar

  1. Colem uma tira de fita-crepe sobre o papel-alumínio.
  1. Recortem o papel-alumínio, deixando aproximadamente quatro centímetros de cada lado da fita-crepe.
  1. Dobrem o papel-alumínio ao redor da fita-crepe. Esse papel deve envolver completamente os dois lados da fita-crepe. Esse será o fio que vocês deverão usar para acender a lâmpada.
  1. Usando esse fio e a pilha, tentem acender a lâmpada.
Imagem: Fotografia. Materiais: papel alumínio, fita adesiva, pilha e lâmpada pequena. Abaixo, sequência de três imagens seguindo etapas e mostrando estrutura final retangular dobrada com alumínio.  Fim da imagem.

Fonte: SCHROEDER, C. Textos de apoio ao professor de Física: atividades experimentais de Física para crianças de 7 a 10 anos. Porto Alegre: UFRGS, 2005. Disponível em: http://fdnc.io/f9K. Acesso em: 24 mar. 2021.

Imagem: Ícone: Desenho. Fim da imagem.
  1. Vocês conseguiram acender a lâmpada? Se sim, desenhe em seu caderno o modo como posicionaram o fio, a pilha e a lâmpada.

    Observação: ATENÇÃO: Nunca introduza objetos na tomada; sua energia elétrica é diferente da pilha e pode causar graves acidentes. Fim da observação.

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2ª etapa

  1. Agora, cortem o fio de alumínio ao meio.
  1. Usando as duas metades do fio e a pilha, tentem acender a lâmpada novamente.
Imagem: Fotografia. Estrutura de alumínio retangular com uma tesoura cortando o centro. Fim da imagem.
Imagem: Ícone: Desenho. Fim da imagem.
  1. O que foi necessário fazer para a lâmpada acender nessa situação? Desenhe em seu caderno.
  1. Por onde a energia elétrica passou para chegar até a lâmpada?
  1. Poderíamos utilizar outro tipo de material no lugar do papel-alumínio? Se sim, qual?

Circuitos elétricos

Na maioria das ruas, é possível ver os fios condutores que distribuem a energia elétrica pelo município. Eles partem dos postes e se ligam ao medidor de energia elétrica (também chamado relógio de luz), que é um aparelho presente nas moradias e que registra a quantidade de energia elétrica consumida.

Imagem: Ícone: Atividade oral. Fim da imagem.

  1. Onde estão os fios no interior de uma moradia?

    A distribuição da energia elétrica por uma moradia é feita por meio de vários circuitos elétricos. Eles são caminhos feitos de fios de metal que conduzem a energia elétrica.

Imagem: Ilustração. Vista de casa em corte com quatro cômodos. Cozinha, sala. Acima, banheiro e quarto. Por toda a casa há uma linha vermelha ligando energia com interruptores, luzes e equipamentos elétricos. Ao lado, uma caixa de energia ligando a casa até um poste. Ao lado, um relógio de marcação. Fim da imagem.

LEGENDA: Representação esquemática de uma moradia e seus circuitos elétricos. Os circuitos estabelecem a ligação da rede elétrica da rua com os aparelhos elétricos no interior das moradias. (Imagem sem escala; cores fantasia.) FIM DA LEGENDA.

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Para os aparelhos funcionarem, a energia elétrica deve percorrer os fios sem interrupção. Ao ligar um aparelho, todas as partes de um circuito se conectam, possibilitando que a energia elétrica passe por ele, fazendo-o funcionar.

As imagens abaixo mostram um circuito elétrico simples. Ele é formado por uma fonte geradora de energia elétrica (a pilha), fios condutores, uma chave (o interruptor) e uma lâmpada. Interruptores podem ser colocados em alguns pontos do circuito e permitem abrir ou fechar a passagem de eletricidade. Ao pressionar o interruptor, o circuito é fechado e a lâmpada acende.

Imagem: Ilustração. Circuito elétrico aberto ligando uma pilha a um interruptor e uma lâmpada. A: interruptor aberto indica luz apagada. B: Interruptor fechado indica luz acesa. Fim da imagem.

LEGENDA: Representação esquemática de um circuito elétrico simples aberto (A) e fechado (B). (Imagens sem escala; cores fantasia.) FIM DA LEGENDA.

  1. Leia o texto e responda.

    Você está na rua, a bateria do seu smartphone acabou e não tem uma tomada por perto para carregá-lo? Isso não é um problema se você possui o dispositivo inventado por Angelo Casimiro, um filipino de apenas 15 anos que criou uma palmilha geradora de energia elétrica.

    Trata-se de uma espécie de calçado inteligente. [...] O aparelho é composto de materiais piezoelétricos – ou seja, capazes de gerar tensão elétrica como resposta a uma pressão mecânica.

    Angelo descobriu que a invenção poderia carregar completamente uma bateria [...] pequena [...] correndo por oito horas seguidas. [...]

    Edson Caldas. Garoto de 15 anos cria palmilha geradora de energia elétrica. Revista Galileu , 9 jun. 2014. Disponível em: http://fdnc.io/f9L. Acesso em: 25 mar. 2021.

Imagem: Fotografia. Destaque de um pé com tênis branco com um marcador no tornozelo e uma bateria ligada ao tênis. Fim da imagem.

LEGENDA: Calçado com dispositivo que produz energia elétrica por meio da pisada. FIM DA LEGENDA.

  1. Qual transformação de energia ocorre durante o funcionamento da invenção de Angelo Casimiro?
  1. Qual é a importância dessa invenção?

    Imagem: Ícone: Desenho. Fim da imagem.

  1. Agora é a sua vez! Imagine um projeto que possa facilitar a vida das pessoas na obtenção de energia elétrica. Faça um esboço desse projeto e explique o funcionamento dele por meio de legendas.

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Gerar e utilizar energia sem comprometer o ambiente

A energia gerada de fontes renováveis, como a solar, a eólica, a hidrelétrica e os biocombustíveis, é chamada energia sustentável e seu uso pode ser garantido por muitas gerações. Geralmente, esse tipo de energia causa menos prejuízos ao ambiente.

O Brasil produz biocombustíveis. São exemplos o etanol, produzido da cana-de-açúcar, e o biodiesel, obtido de plantas, como soja, mamona e girassol, e do óleo residual de fritura.

Priorizar a geração de energia sustentável e estimular o consumo equilibrado de energia, sem desperdício, são atitudes necessárias para amenizar os problemas ambientais.

  1. Pesquise qual é a diferença entre os biocombustíveis e os combustíveis fósseis.
    1. De acordo com o que foi estudado, por que o uso de biocombustíveis é considerado sustentável?

      Imagem: Ícone: Atividade em grupo. Fim da imagem.

    1. Converse com dois colegas e escrevam três argumentos a favor do uso de biocombustíveis e três argumentos contra.
  1. Observe o gráfico e responda.
Imagem: Gráfico. Matriz elétrica brasileira em 2019. Hidráulica 64,9%. Gás natural 9,3%. Eólica 8,6%. Biomassa 8,4%. Carvão e derivados 3,3%. Nuclear 2,5%. Derivados de petróleo 2,0%. Solar 1,0%. Fim da imagem.

Fonte: BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Empresa de Pesquisa Energética. Balanço energético nacional 2020: relatório síntese. Brasília: MME, 2020. Disponível em: http://fdnc.io/f9M. Acesso em: 25 mar.2021.

  1. Qual é a principal fonte de energia elétrica no Brasil?
  1. Qual é a porcentagem de energia elétrica produzida pela biomassa, ou seja, pelos biocombustíveis?
  1. Podemos afirmar que a maior parte da energia elétrica do Brasil é sustentável? Por quê?

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Dicas para consumir energia de forma inteligente

Imagem: Ilustração. Esquema com cômodos e pessoas em ações, dando dicas e explicações. Homem de cabelo curto preto, tomando banho: “Chuveiro elétrico é um aparelho que gasta muita energia elétrica. Não tome banhos demorados”. Mulher de cabelo longo em tranças, vestindo camiseta e calça rosa, está segurando tomadas de aparelhos eletrônicos: “Aproveite a hora de dormir e tire da tomada tudo o que está em stand-by, ou seja, aqueles aparelhos que estão desligados, mas ainda estão com a luz acesa. Alguns deles são: micro-ondas, computadores, aparelhos de som e televisão”. Lâmpada acima acesa indica: “Utilize lâmpadas fluorescentes ou de LED: elas duram mais e consomem pouca energia elétrica”. Homem de cabelo curto preto, vestindo camiseta amarela, passando roupas em uma tábua com ferro: “Ferro de passar roupa é um aparelho que gasta muita energia elétrica. Acumule a maior quantidade possível de roupas para passá-las de uma só vez”. Máquina de lavar indica: “Junte o máximo de roupa suja antes de colocar na máquina. Isso diminui tanto o desperdício de água quanto o consumo de energia elétrica”. Acima, janela aberta com luz do dia: “Ao sair dos ambientes, desligue os aparelhos que não vão mais ser usados. Aproveite a iluminação natural ao máximo”. Mulher de cabelo curto preto, vestindo camiseta branca e calça roxa, em frente a uma geladeira aberta: “Não abra a porta da geladeira sem necessidade nem a deixe aberta por muito tempo”. Fim da imagem.

LEGENDA: Representação esquemática de dicas para consumir energia de forma consciente. (Imagem sem escala; cores fantasia.) FIM DA LEGENDA.

Fonte: OLSEN, N. 10 atitudes para o consumo consciente de energia elétrica. Ciclo Vivo, 4 jun. 2020. Disponível em: http://fdnc.io/f9P. Acesso em: 25 mar. 2021. (Adaptado.)

Imagem: Ícone: Atividade em grupo. Fim da imagem.

  1. Em grupos, elaborem uma campanha para conscientizar os familiares sobre o consumo sustentável de energia elétrica. Expliquem como será essa campanha.

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LIGANDO OS PONTOS

Capítulo 10

  1. Leia a reportagem e responda.

    Energia limpa à vista: Brasil planeja transformar marés em eletricidade

    Quando falamos de geração de energia elétrica limpa e renovável, logo pensamos em dois casos específicos: a eólica e a solar. Isso porque transformar o vento em energia elétrica usando turbinas (que lembram cata-ventos gigantes) e o uso de células para a conversão de raios solares são tecnologias que já encontram-se em uso prático há algum tempo.

    [...] a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) informou que [...] [,] ao todo, são 615 usinas eólicas e 2.474 solares em atividade no país – e 56 novas usinas eólicas e 30 solares estão em construção [...] bastante diferente do visto em relação a uma outra tecnologia de geração de energia elétrica renovável: a que utiliza a força das marés.

    [...] esse método consiste em usar o “vai e vem” das marés para movimentar turbinas e, com isso, gerar eletricidade. É um processo similar ao usado em parques eólicos, com uma vantagem: por ser mais densa, a água exerce uma força maior sobre as turbinas e, consequentemente, gera mais energia.

    “Essa é mais uma das possibilidades de se extrair energia renovável do oceano. É possível usar o movimento das ondas, do vento sobre o mar, a variação de temperatura e também da salinidade”, explica Gustavo Assi, professor do Departamento de Engenharia Naval da Escola Politécnica da USP.

    Rodrigo Lara. Energia limpa à vista: Brasil planeja transformar marés em eletricidade. Tilt , São Paulo, 15 set. 2019. Disponível em: http://fdnc.io/f9Q. Acesso em: 25 mar. 2021.

    1. Qual é o assunto da reportagem?
    1. Qual é a vantagem citada no texto do uso da energia das marés em relação à energia produzida nos parques eólicos?

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  1. Observe o mapa e responda.
Imagem: Mapa. Território do Brasil. Acre (AC); Alagoas (AL); Amapá (AP); Amazonas (AM); Bahia (BA); Ceará (CE); Distrito Federal (DF); Espírito Santo (ES); Goiás (GO); Maranhão (MA); Mato Grosso (MT); Mato Grosso do Sul (MS); Minas Gerais (MG); Pará (PA); Paraíba (PB); Paraná (PR); Pernambuco (PE); Piauí (PI); Rio de Janeiro (RJ); Rio Grande do Norte (RN); Rio Grande do Sul (RS); Rondônia (RO); Roraima (RR); Santa Catarina (SC); São Paulo (SP); Sergipe (SE); Tocantins (TO). No canto inferior direito, rosa dos ventos indicando norte, nordeste, leste, sudeste, sul, sudoeste, oeste, noroeste. Abaixo, escala de 0 a 480 km. Fim da imagem.

Fonte: FERREIRA, G. M. L. Atlas geográfico: espaço mundial. 5ª ed. São Paulo: Moderna, 2019.

  1. Quais atitudes poderiam ser praticadas para consumir energia elétrica de maneira equilibrada na situação apresentada abaixo?
Imagem: Ilustração. Interior de uma sala amarela com um sofá roxo, uma televisão ligada com ilustração de um carro. Atrás do sofá há uma janela com vista para cidade. Fim da imagem.

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Ciências em contexto

Xingu solar: como a energia renovável pode beneficiar comunidades indígenas no Brasil

Sessenta e cinco aldeias do Território Indígena do Xingu (TIX), no Mato Grosso, já contam com sistemas de energia limpa. São 70 sistemas fotovoltaicos instalados que geram energia renovável em escolas, postos de saúde e sedes de associações [...]. O projeto “Xingu Solar”, em voga desde 2015, se tornou uma referência em soluções de energia renovável em comunidades isoladas.

O IEMA (Instituto Energia e Meio Ambiente) avaliou os impactos econômicos do uso de painéis solares no TIX e os aspectos socioculturais e comportamentais locais com relação ao acesso à eletricidade. A pesquisa também mostrou que as comunidades locais preferem energias renováveis devido à segurança energética por não depender da disponibilidade de combustíveis fósseis, além dos benefícios ambientais.

“Com o potencial de energia solar da região do Xingu, não faz sentido que centenas de aldeias ainda dependam, o ano todo, de uma complexa logística para abastecimento e manutenção de geradores a diesel. É possível ter em fontes alternativas o suprimento para as necessidades dos índios, com um custo menor no longo prazo”, aponta Paulo Junqueira, coordenador adjunto do Programa Xingu, do ISA (Instituto Socioambiental).

Os painéis foram instalados em construções de uso público e não em unidades familiares. No total, 96% dos habitantes com energia fotovoltaica preferem este tipo de geração do que a proveniente de derivados do petróleo.

A maior oferta de energia elétrica possibilitou a abertura de novas turmas nas escolas. […]

Observação: Você já estudou, no 4º ano, o papel do Sol como fonte primária de energia. Relembre-as e converse com os colegas. Fim da observação.

Imagem: Fotografia. Placa de coleta de energia solar ao lado de um barracão. Fim da imagem.

LEGENDA: Sistema de energia solar em escola da Aldeia Aiha. Parque Indígena do Xingu (Querência, MT, 2018). FIM DA LEGENDA.

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Já as vantagens do sistema fotovoltaico frente ao diesel foram citadas a inexistência de ruído, a manutenção mais fácil e a dispensa de partes móveis como os geradores a diesel além do fato de ser desnecessário o abastecimento com combustível. Neste caso, quando acaba o diesel, a comunidade depende do reabastecimento para voltar a ter energia elétrica. Com isso, 53% dos indígenas com fontes de energia solar sentiram-se mais seguros no atendimento médico de urgência, contra 24% sem energia solar.

Além disso, a energia expandiu a utilização de equipamentos pequenos, como celulares e lanternas. [...]

Xingu solar: como a energia renovável pode beneficiar comunidades indígenas no Brasil. Instituto Socioambiental , 27 mar. 2019. Disponível em: http://fdnc.io/f9T. Acesso em: 25 mar. 2021.

  1. Quais são as vantagens do uso de energia solar?
  1. Como a instalação dos sistemas fotovoltaicos mudou a vida das pessoas que moram no Território Indígena do Xingu, no Mato Grosso?
  1. Você teria alguma sugestão para melhorar esse projeto? Se sim, qual?

VAMOS RETOMAR

  1. Qual é a diferença entre as fontes renováveis e as fontes não renováveis de energia?
  1. A energia solar é considerada uma fonte sustentável de energia e sua utilização vem aumentando nos últimos anos.
    • Imagine que você vai apresentar ao prefeito de seu município uma proposta para aumentar o uso de energia solar. Escreva o que você diria, apresentando as vantagens e as desvantagens dessa fonte de energia. Se necessário, pesquise.
    1. Qual é a importância da água na geração de energia elétrica?
    1. A energia elétrica não é acessível a todos os brasileiros. Converse com sua família sobre como as pessoas que não têm acesso à energia elétrica realizam estas tarefas: aquecer a comida, tomar banho quente, iluminar a casa e ouvir música.
      • Faça uma tabela com essas informações.

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Mão na massa

Construindo maquetes

Você já visitou algum local em construção e, por meio de maquetes, conseguiu visualizar como ele iria ficar depois de pronto?

Seu desafio será a construção de uma maquete com um circuito elétrico. Pode ser de um cômodo de uma moradia ou de algum local que você visitou. Pode ser, ainda, a maquete de algo que você deseja construir.

Imagem: Fotografia. Vista de maquete de um estádio de futebol. Passarela longa com ligação da abertura até a arquibancada arredondada. Fim da imagem.

LEGENDA: Maquete do Estádio Jornalista Mário Filho (estádio do Maracanã), em exposição no Rio de Janeiro, RJ, 2012. FIM DA LEGENDA.

Como fazer

  1. Faça o teto e as paredes usando uma caixa de papelão.
  1. Construa os móveis reaproveitando diferentes materiais, como caixas de fósforos, embalagens, papéis etc.
  1. Monte um circuito elétrico simples e coloque uma lâmpada pequena no teto do cômodo através de um pequeno orifício feito na caixa.
Imagem: Ilustração. Menina de cabelo longo castanho, vestindo camiseta branca com mangas roxas. Está observando uma maquete de uma sala com fios ligando lâmpadas a uma bateria. Fim da imagem.
  1. Antes de construir sua maquete, faça algumas escolhas e desenhe um esquema.
    1. Que materiais você vai utilizar em sua maquete?
    1. Como você vai iluminar sua maquete para que ela fique semelhante a um local real?
    1. O que você vai fazer com os resíduos gerados em sua produção?
  1. Apresente seu esquema para um colega ou um familiar e anote a análise dele em relação à sua ideia. Do que ele gostou? O que ele modificaria?
  1. Construa sua maquete e apresente-a aos colegas. Durante a construção, você considerou alguma das sugestões que recebeu? Conte aos colegas e ao professor como foi esse processo.
Imagem: Ilustração. Quatro crianças em uma mesa montando uma maquete com papéis coloridos. Fim da imagem.